aula02_MaqVonNeumann

Prévia do material em texto

Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura de computadores
Aula 02
Máquina de von Neumann — Computador IAS
Prof. Marcos E. Barreto
Departamento de Ciência da Computação
Instituto de Matemática
Universidade Federal da Bahia
2012/2
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (1/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Roteiro
1 Contextualização
2 Máquina de von Neumann
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (2/15)
Contextualização
Entrada e alteração de programas no ENIAC eram tarefas
complexas.
Figura: ENIAC (1946)
Contextualização (2)
Programa armazenado: dados e instruções na memória
(John von Neumann e Alan Turing).
Figura: Componentes usados na construção do ENIAC
Contextualização (3)
EDVAC (1945): primeira proposta de programa
armazenado.
Figura: Arquitetura do EDVAC
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (1)
IAS (1946 — 1952): protótipo de todos os computadores de
uso geral.
Unidades especializadas para as operações aritméticas
básicas.
Unidade de controle central
=> para prover suporte ao “propósito geral”.
Memória
=> para prover suporte ao conceito de programa
armazenado.
Unidades de entrada e saída
=> para prover comunicação com o mundo externo.
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (6/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (2)
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (7/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (3)
Alterações na terminologia e notações a partir de
1998.
Memória: 1000 locais (palavras) de 40 bits cada.
Dados e instruções são representados em formato binário,
com 40 bits.
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (8/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (4)
Unidade de controle: busca instruções na memória e as
executa uma de cada vez.
=> ciclo de instrução
UC e ULA usam registradores específicos para
armazenamento de dados:
Registrador de buffer de memória (MBR)
Registrador de endereço de memória (MAR)
Registrador de instrução (IR)
Registrador de buffer de instrução (IBR)
Contador de programa (PC)
Acumulador (ACC) e Quociente multiplicador (MQ)
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (9/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (5)
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (10/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (6)
Conjunto de instruções: 21 instruções
Transferência de dados: entre memória e registradores da
ULA ou entre registradores da ULA.
Desvio incondicional: instrução de desvio, para suporte à
repetição.
Desvio condicional: desvio dependente de condição
(ponto de decisão).
Aritméticas: operações da ULA.
Modificação de endereços: cálculo e manipulação de
endereços.
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (11/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (7)
Transferência de dados
Opcode Rep. simbólica Descrição
00001010 LOAD MQ Transfere o conteúdo de MQ para AC
00001001 LOAD MQ,M(X) Transfere o conteúdo do local de memória X para MQ
00100001 STOR M(X) Transfere o conteúdo de AC para o local de memória X
00000001 LOAD M(X) Transfere M(X) para o AC
00000010 LOAD –M(X) Transfere -M(X) para o AC
00000011 LOAD |M(X)| Transfere o valor absoluto de M(X) para o AC
00000100 LOAD -|M(X)| Transfere -|M(X)| para o AC
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (12/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (8)
Desvio incondicional
Opcode Rep. simbólica Descrição
00001101 JUMP M(X,0:19) Apanha a próxima instrução da metade esquerda de M(X)
00001110 JUMP M(X,20:39) Apanha a próxima instrução da metade direita de M(X)
Desvio condicional
Opcode Rep. simbólica Descrição
00001111 JUMP+ M(X,0:19) Se o número no AC for não negativo,
apanha a próxima instrução da metade esquerda de M(X)
00010000 JUMP+ M(X,20:39) Se o número no AC for não negativo,
apanha a próxima instrução da metade direita de M(X)
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (13/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (9)
Aritmética
Opcode Rep. simbólica Descrição
00000101 ADD M(X) Soma M(X) ao AC; coloca resultado em AC
00000111 ADD |M(X)| Soma |M(X)| ao AC; coloca resultado em AC
00000110 SUB M(X) Subtrai M(X) de AC; coloca resultado em AC
00001000 SUB |M(X)| Subtrai |M(X)| de AC; coloca resultado em AC
00001011 MUL M(X) Multiplica M(X) por MQ; coloca bits mais significativos
do resultado em AC e bits menos significativos em MQ
00001100 DIV M(X) Divide AC por M(X); coloca o quociente em MQ e o resto em AC
00010100 LSH Multiplica AC por 2; ou seja, desloca à esquerda uma posição de bit
00010101 RSH Divide AC por 2; ou seja, desloca uma posição à direita
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (14/15)
Contextualização Máquina de von Neumann
Arquitetura do computador IAS (10)
Movimentação de dados
Opcode Rep. simbólica Descrição
00010010 STOR M(X,8:19) Substitui campo de endereço da esquerda em M(X)
pelos 12 bits mais à direita em AC
00010011 STOR M(X,28:39) Substitui campo de endereço da direita em M(X)
pelos 12 bits mais à direita em AC
Prof. Marcos E. Barreto DCC – IM – UFBA (15/15)
	Contextualização
	Máquina de von Neumann