5.1 Microarquitetura SAP1 Parte 1

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Microarquitetura
(Parte 1)
Curso de Tecnologia em Telemática
Disciplina Arquitetura de Computadores
(Parte 1)
Prof.ª Daniella Dias 
danidias.jp@gmail.com
Microarquitetura (SAP-1)
Parte 1)
Curso de Tecnologia em Telemática
Disciplina Arquitetura de Computadores
Parte 1)
Prof.ª Daniella Dias 
danidias.jp@gmail.com
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SAPSAP--11
!! SAP = Simple as Possible (Simples quanto SAP = Simple as Possible (Simples quanto 
posspossíível)vel)
!! Arquitetura simples que contempla as idArquitetura simples que contempla as idééiasias
principais sobre o funcionamento de um sistema principais sobre o funcionamento de um sistema 
digital (microarquitetura)digital (microarquitetura)
!! O SAP O SAP éé uma simplificauma simplificaçãção do 808o do 80800/808/80855
!! O SAP O SAP éé apresentado incrementalmente em trapresentado incrementalmente em trêêss
etapasetapas!! SAPSAP--1, SAP1, SAP--2 e SAP2 e SAP--33
!! Vamos estudar o SAPVamos estudar o SAP--11
3Arquitetura do SAPArquitetura do SAP--11
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Arquitetura do SAPArquitetura do SAP--11
!! Contador de Programa (PC Contador de Programa (PC –– Program Counter)Program Counter)
!! Faz parte da unidade de controleFaz parte da unidade de controle
!! Armazena o endereArmazena o endereçço da pro da próóxima instruxima instruçãção a ser o a ser 
buscada na membuscada na memóóriaria
!! Seu valor Seu valor éé incrementado apincrementado apóóss indicarindicar aa posiposiçãção da o da 
memmemóória onde ria onde aa instruinstruçãção esto estáá armazeanadaarmazeanada
!! No caso do SAPNo caso do SAP--1:1:
!! PC inicia apontando para o enderePC inicia apontando para o endereçço 0000o 0000
!! OO incrementoincremento dodo PCPC éé de uma unidadede uma unidade
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Arquitetura do SAPArquitetura do SAP--11
!! Entrada e REM (Registrador de EndereEntrada e REM (Registrador de Endereççamento da amento da 
MemMemóória)ria)
!! A entrada nA entrada nãão esto estáá mostrada na figura da arquitetura, mostrada na figura da arquitetura, 
mas sua funmas sua funçãçãoo éé de programar a RAMde programar a RAM
!! O REM pode ser visto como parte da memO REM pode ser visto como parte da memóóriaria
!! O REM recebe o endereO REM recebe o endereçço contido no PC e endereo contido no PC e endereçça a a a 
memmemóória (o endereria (o endereççamentoamento éé de 4 bits)de 4 bits)
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! RAMRAM
!! ÉÉ umauma RAM 16x8RAM 16x8
!! Sua programaSua programaçãçãoo éé feita atravfeita atravééss dede chaveschaves dede entradaentrada
presentespresentes nono mmóódulodulo dede EntradaEntrada
!! OO endereendereççamentoamento éé de 4 bitsde 4 bits
!! Em uma palavra da memEm uma palavra da memóóriaria (8 bits):(8 bits):
!! Os 4 bits Os 4 bits superiores contsuperiores contéémm oo ccóódigo da instrudigo da instruçãçãoo a sera ser
executadaexecutada
!! Os 4 bits Os 4 bits inferiores continferiores contéémm oo endereendereççoo do dado do dado necessnecessááriorio aa
execuexecuçãção da instruo da instruçãçãoo (se(se houverhouver))
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! BarramentoBarramento WW
!! BarramentoBarramento úúniconico dodo sistemasistema
!! ÉÉ de 8 bitsde 8 bits
!! Utilizado tanto para endereUtilizado tanto para endereççamento quanto para amento quanto para dadosdados
!! ParaPara endereendereçço usa apenas o usa apenas as 4 as 4 linhas mais significativaslinhas mais significativas
!! Para dados Para dados utiliza todas utiliza todas asas linhaslinhas
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! RegistradorRegistrador dede InstruInstruçõçõeses (RI)(RI)
!! Faz parte da unidade Faz parte da unidade dede controlecontrole
!! ArmazenaArmazena aa palavra lida da mempalavra lida da memóóriaria aa partirpartir dodo
endereendereçço apontado pelo o apontado pelo PCPC
!! Os bits Os bits que indicam que indicam oo ccóódigo da operadigo da operaçãção so sãão enviados o enviados 
ao bloco controladorao bloco controlador--sequencializador para sequencializador para 
interpretainterpretaçãçãoo
!! Os bits Os bits que indicam endereque indicam endereççoo de dados (se de dados (se houverhouver)) ssããoo
enviadosenviados dede volta ao barramento volta ao barramento nono momento certo momento certo 
para enderepara endereççarar aa memmemóóriaria
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! ControladorControlador--SequencializadorSequencializador
!! GeraGera o sinal CLK (o sinal CLK (relrelóógiogio), o sinal CLR (clear) no ), o sinal CLR (clear) no 
ininíício da execucio da execuçãçãoo de um de um programaprograma, e , e geragera asas palavraspalavras
dede controlecontrole (CON)(CON) que determinamque determinam oo que acontece em que acontece em 
cada transicada transiçãção positivao positiva dodo relrelóógiogio
!! AA palavrapalavra dede controlecontrole de 12 bits de 12 bits éé gerada pelo gerada pelo 
controladorcontrolador--sequencializadorsequencializador aa partirpartir dodo ccóódigo da digo da 
operaoperaçãçãoo
__ __ _ _ _ __ ____ __ _ _ _ __ __
!! CON = Cp CON = Cp EpEp Lm CE LiLm CE Li EiEi La Ea SuLa Ea Su EuEu Lb LoLb Lo
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! AcumuladorAcumulador (Acc)(Acc)
!! RegistradorRegistrador dede memmemóória intermediria intermediááriaria
!! ArmazenaArmazena oo resultadoresultado dasdas operaoperaçõções efetuadas peloes efetuadas pelo
somadorsomador--subtratorsubtrator
!! Possui duas saPossui duas saíídasdas
!! Uma ligada direto ao somadorUma ligada direto ao somador--controladorcontrolador
!! Uma controlada por Uma controlada por um sinal de um sinal de controlecontrole,, ligada ao ligada ao 
barramentobarramento
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! SomadorSomador--SubtratorSubtrator
!! ÉÉ a ULA a ULA desse sistemadesse sistema
!! Realiza apenas duas operaRealiza apenas duas operaçõçõeses comcom os valores os valores dosdos
registradoresregistradores A e BA e B
!! Soma (A + B)Soma (A + B)
!! SubtraSubtraçãção em complemento o em complemento dede doisdois (A(A ––B )B )
!! ÉÉ umum circuito asscircuito assííncrononcrono
!! Sua saSua saíída muda da muda nono instante em que instante em que asas entradas mudamentradas mudam,, masmas
aa sua sasua saíídada propro barramento depende barramento depende de um sinal de de um sinal de controlecontrole
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! RegistradorRegistrador BB
!! RegistradorRegistrador dede memmemóória intermediria intermediááriaria,, assim como assim como oo
registradorregistrador AA
!! RegistradorRegistrador dede sasaíídada
!! ÉÉ aa portaporta dede sasaíídada dodo sistemasistema
!! ÉÉ umum registrador igual ao registrador registrador igual ao registrador B,B, apenasapenas comcom
sua funsua funçãção definida como sao definida como saíídada dodo sistemasistema
!! IndicadorIndicador visualvisual em binem binááriorio
!! ConjuntoConjunto de 8 de 8 leds que mostram leds que mostram oo conteconteúúdodo dodo
registradorregistrador dede sasaíídada
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ArquiteturaArquitetura do SAPdo SAP--11
!! ResumindoResumindo
!! UnidadeUnidade dede controlecontrole !! contadorcontador dede programaprograma (PC),(PC),
registradorregistrador dede instruinstruçõçõeses (RI) e (RI) e controladorcontrolador--
sequencializadorsequencializador
!! ProduzemProduzem aa palavrapalavra dede controlecontrole, o clock e o clear, o clock e o clear
!! ULAULA !! somadorsomador--subtratorsubtrator,, registradoregistrado A e A e registradorregistrador
BB
!! MemMemóóriaria!! RegistradorRegistrador dede endereendereççamento da memamento da memóóriaria
(REM) e a (REM) e a memmemóóriaria RAM 16x8RAM 16x8
!! E/SE/S !! chaveschaves dede programaprogramaçãçãoo dede entradaentrada,, registradorregistrador
dede sasaíídada ee indicadorindicador visualvisualem binem binááriorio
14Arquitetura do SAPArquitetura do SAP--11
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SinaisSinais dede ControleControle
!! CCPP!! incrementoincremento do PCdo PC
!! EEPP!! habilitahabilita aa sasaíídada do PC do PC ao barramentoao barramento
!! LLMM !! sinalsinal nníível baixo ativo que habilita vel baixo ativo que habilita aa entradaentrada
de dados no REMde dados no REM
!! CCEE!! habilitahabilita aa sasaíída da da da RAMRAM ao barramentoao barramento
!! LLII!! habilitahabilita aa entradaentrada do RIdo RI
!! EEII!! habilitahabilita aa sasaíídada do RIdo RI
!! LLAA!! HabilitaHabilita aa entradaentrada dodo registradorregistrador AA
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SinaisSinais dede ControleControle
!! EEAA !! HabilitaHabilita aa sasaíídada dodo registradorregistrador AA aoao
barramentobarramento
!! SSUU !! Define o Define o tipotipo dede operaoperaçãçãoo. S. SUU=0=0 indicaindica
soma, e Ssoma, e SUU=1=1 indica subtraindica subtraçãçãoo
!! EEUU!! HabilitaHabilita aa sasaíídada dodo somador ao barramentosomador ao barramento
!! LLBB!! HabilitaHabilita aa entradaentrada dodo registradorregistrador BB
!! LLOO!!HabilitaHabilita aa entradaentrada dodo registradorregistrador dede sasaíídada
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ConjuntoConjunto dede InstruçõesInstruções
!! LDALDA
!! Instrução que carrega uma palavra Instrução que carrega uma palavra de dados de dados dada RAMRAM
nono acumuladoracumulador
!! AA instruçãoinstrução éé composta pelo código da instrução composta pelo código da instrução 
seguido pelo endereço da palavra seguido pelo endereço da palavra a ser a ser lidalida
!! LDA 8HLDA 8H
!! AA programação utilizando mnemônicos utiliza programação utilizando mnemônicos utiliza 
endereçamentoendereçamento hexadecimalhexadecimal
!! NaNa verdadeverdade oo que temos são dois conjuntos que temos são dois conjuntos de 4 bits de 4 bits 
binários indicando binários indicando aa operaçãooperação e a e a localização da localização da 
palavrapalavra de dados de dados na memóriana memória
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ConjuntoConjunto dede InstruçõesInstruções
!! ADDADD
!! Instrução que Instrução que soma um valor soma um valor da memória aoda memória ao valor do valor do 
acumuladoracumulador,, armazenandoarmazenando oo resultadoresultado nono acumuladoracumulador
!! O valor lido O valor lido da memória da memória éé colocadocolocado nono registradorregistrador B,B,
oo somador efetua somador efetua aa operaçãooperação e o e o resultadoresultado éé
armazenadoarmazenado nono acumuladoracumulador
!! ExemploExemplo: ADD 9H, (A=00000010 e R9 = 00000011): ADD 9H, (A=00000010 e R9 = 00000011)
!! B = 00000011B = 00000011
!! SUM = 00000101SUM = 00000101
!! A = 00000101A = 00000101
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ConjuntoConjunto dede InstruçõesInstruções
!! SUBSUB
!! Instrução queInstrução que subtraisubtrai um valorum valor da memóriada memória do valor dodo valor do
acumuladoracumulador,, armazenandoarmazenando oo resultadoresultado nono acumuladoracumulador
!! Sua execução Sua execução é similar é similar aoao ADDADD
!! OUTOUT
!! Instrução que transfere Instrução que transfere oo conteúdoconteúdo dodo AcumuladorAcumulador
parapara oo registradorregistrador dede saídasaída
!! Nessa instrução os Nessa instrução os 4 bits 4 bits menos significativos da menos significativos da 
palavra armazenada na memória não possuem palavra armazenada na memória não possuem 
significadosignificado, dado , dado que não há acesso que não há acesso àà memóriamemória
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ConjuntoConjunto dede InstruçõesInstruções
!! HLTHLT
!! Instrução que finaliza Instrução que finaliza aa excuçãoexcução dodo processamentoprocessamento
!! Resumo da instruções Resumo da instruções do SAPdo SAP--11
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ConjuntoConjunto dede InstruçõesInstruções
!! InstruInstruçõções que nes que nãão referenciam a memo referenciam a memóóriaria
!! NNãão envolvem dados armazenados na memo envolvem dados armazenados na memóória.ria. Ex. OUT, Ex. OUT, 
HLT.HLT.
!! InstruInstruçõções que referenciam a memes que referenciam a memóóriaria
!! UUtilizam dados armazenados na memtilizam dados armazenados na memóória. Ex. LDA, ADD e ria. Ex. LDA, ADD e 
SUBSUB
!! InstruInstruçãção = Io = I77II66II55 II44 II33II22II11II00
CCóódigo da operadigo da operaçãçãoo
CCóódigodigo dodo endereendereççoo dodo operando na memoperando na memóóriaria
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ExemploExemplo dede ProgramaPrograma
!! OO que faz cada instruque faz cada instruçãçãoo ee quais osquais os dadosdados nosnos
registradores ao fim da execuregistradores ao fim da execuçãçãoo dodo programaprograma??
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ExemploExemplo dede ProgramaPrograma
!! ExecuçãoExecução dodo programaprograma
!! CarregaCarrega 9H (valor 01H) no Acc 9H (valor 01H) no Acc !! 01H01H
!! Soma Acc com o valor Soma Acc com o valor emem AH (valor 02H) AH (valor 02H) !! 03H03H
!! Soma Acc com o valorSoma Acc com o valor emem BH (valor 03H) BH (valor 03H) !! 06H06H
!! SubtraiSubtrai o valor o valor emem CH (04H) do Acc CH (04H) do Acc !! 02H02H
!! EnviaEnvia valor do Acc valor do Acc parapara oo registradorregistrador dede saídasaída
!! ValoresValores dodo registradores ao fim registradores ao fim dodo programaprograma
!! Acc = 0000 00010 (02H)Acc = 0000 00010 (02H) PC = 06HPC = 06H
!! B = 0000 0110 (04H)B = 0000 0110 (04H) RI = Cod HLTRI = Cod HLT
!! Out = 0000 00010 (02H)Out = 0000 00010 (02H) REM = 5HREM = 5H
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ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11
!! Cada mnemônico possui Cada mnemônico possui umum código binário código binário 
correspondentecorrespondente,, conformeconforme aa tabela abaixotabela abaixo
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ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11 -- ExemplosExemplos
26
ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11 -- ExemplosExemplos
27
ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11 -- ExemplosExemplos
!! FazerFazer umum programa que resolva programa que resolva oo seguinteseguinte
problemaproblema::
!! 16 + 20 +24 16 + 20 +24 -- 3232
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ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11 -- ExemplosExemplos
!! FazerFazer umum programa que resolva programa que resolva oo seguinteseguinte
problemaproblema::
!! 16 + 20 +24 16 + 20 +24 -- 3232
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ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11 -- ExemplosExemplos
!! FazerFazer umum programa que resolva programa que resolva oo seguinteseguinte
problemaproblema::
!! 16 + 20 +24 16 + 20 +24 -- 3232
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ProgramaçãoProgramação do SAPdo SAP--11
!! AsAs instruções devem estar armazenadas na instruções devem estar armazenadas na 
memóriamemória antes dos dadosantes dos dados
!! Essa restrição Essa restrição éé devidodevido a forma a forma comocomo o PC o PC apontaaponta aa
próxima instruçãopróxima instrução
!! SeSe tivessemostivessemos um dado um dado entreentre asas instruçõesinstruções oo sistemasistema
entenderia que entenderia que éé uma instução uma instução e a e a execução ocorreria execução ocorreria 
de forma de forma incorretaincorreta
	capa.pdf
	teste.pdf