5.1 Microarquitetura SAP1 Parte 2

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Curso de Tecnologia em Telemática
Microarquitetura (SAP-1)
(Parte 2)
Memória Secundária
Curso de Tecnologia em Telemática
Disciplina Arquitetura de Computadores
Prof.ª Daniella Dias 
danidias.jp@gmail.com
2
TemporizaçãoTemporização no SAPno SAP--11
!! A unidade de controle gera as palavras de controle A unidade de controle gera as palavras de controle 
que causam a BUSCA e EXECUque causam a BUSCA e EXECUÇÃÇÃO de cadaO de cada
instruinstruçãção em 6 ESTADOS DE o em 6 ESTADOS DE 
TEMPORIZATEMPORIZAÇÃÇÃO (estados T) gerados por O (estados T) gerados por 
pulsos sucessivos do relpulsos sucessivos do relóógiogio
!! Os 3 Os 3 primeiros estados sprimeiros estados sãão comuns o comuns aa todastodas asas
instruinstruçõçõeses ee formamformam oo ciclociclo dede buscabusca
!! O 3 O 3 úúltimos estados dependem da instrultimos estados dependem da instruçãçãoo a ser a ser 
executadaexecutada ee formamformam oo ciclociclo dede exeuexeuçãçãoo
3
TemporizaçãoTemporização no SAPno SAP--11
!! Os estados T sOs estados T sãão gerados por um contador em o gerados por um contador em 
anel, que gera os seguintes canel, que gera os seguintes cóódigosdigos
!! TT11 = 000001= 000001
!! TT22 = 000010= 000010
!! TT33 = 000100= 000100
!! TT44 = 001000= 001000
!! TT55 = 010000= 010000
!! TT66 = 100000= 100000
4Arquitetura do SAPArquitetura do SAP--11
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CicloCiclo dede BuscaBusca
!! Composto pelos seguintes estadosComposto pelos seguintes estados::
!! EstadoEstado dede EndereçoEndereço
!! EstadoEstado dede IncrementoIncremento
!! EstadoEstado dede MemóriaMemória
6
CicloCiclo dede BuscaBusca
!! EstadoEstado dede EndereçoEndereço (T(T11))
!! Endereço contido Endereço contido no PC é no PC é transferidotransferido pro REMpro REM
!! Sinais ativoSinais ativo!! EEPP e Le LMM
!! EstadoEstado dede IncrementoIncremento (T(T22))
!! O conteO conteúúdo do contador de programa (PC) do do contador de programa (PC) éé
incrementadoincrementado
!! SinalSinal ativoativo!! CCPP
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CicloCiclo dede BuscaBusca
!! EstadoEstado dede MemóriaMemória (T(T33))
!! A instruA instruçãção endereo endereççada na memada na memóóriaria éé transferida da transferida da 
memmemóória para o registrador de instruria para o registrador de instruçãção (RI)o (RI)
!! Sinais ativoSinais ativo!! CCEE e Le LII
8
CicloCiclo dede BuscaBusca
CicloCiclo dede buscabusca –– (a)(a) EstadoEstado TT11, (b) , (b) EstadoEstado TT22 e (c) e (c) EstadoEstado TT33
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! Ocorre após Ocorre após oo ciclociclo dede buscabusca ee os sinais os sinais dede
controle gerados dependem da instrução controle gerados dependem da instrução a ser a ser 
executadaexecutada
!! OO controladorcontrolador--sequencializador possuisequencializador possui umum
circuito combinacional circuito combinacional ((matrizmatriz dede controlecontrole)) queque
gera suas saídas gera suas saídas dede acordoacordo com o com o estadoestado T e o T e o 
código da operação presente código da operação presente no RIno RI
!! NoNo ciclociclo dede buscabusca aa saídasaída dodo controlador depende controlador depende 
apenasapenas dosdos estadosestados TT
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina LDALDA
!! EmEm TT44 osos bitsbits da instrução são enviados ao da instrução são enviados ao 
controladorcontrolador--sequencializadorsequencializador ee osos bits de bits de endereçoendereço dodo
operandooperando (dado)(dado) são enviados ao são enviados ao REMREM!! sinaissinais
ativosativos: E: EII e Le LMM
!! EmEm TT55 o dado o dado dada RAM (a RAM (a partirpartir dodo endereçoendereço no REM) no REM) 
éé enviado ao registrador enviado ao registrador AA!! sinais ativossinais ativos: C: CEE e Le LAA
!! T6 é um T6 é um estado sem operação estado sem operação (a(a palavrapalavra dede controlecontrole
gerada possui todos os sinais gerada possui todos os sinais dede controle desativoscontrole desativos))
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina LDALDA
CicloCiclo dede execuçãoexecução LDALDA –– (a)(a) EstadoEstado TT44, (b) , (b) EstadoEstado TT55 e (c) e (c) EstadoEstado TT66
12DiagramaDiagrama dede temporizaçãotemporização dodo ciclo completociclo completo dada instruçãoinstrução LDALDA
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina ADDADD
!! EmEm TT44 osos bitsbits da instrução são enviados ao da instrução são enviados ao 
controladorcontrolador--sequencializadorsequencializador ee osos bits de bits de endereçoendereço dodo
operandooperando (dado)(dado) são enviados ao são enviados ao REMREM!! sinaissinais
ativosativos: E: EII e Le LMM
!! EmEm TT55 o dado o dado dada RAM (a RAM (a partirpartir dodo endereçoendereço no REM) no REM) 
éé enviado ao registrador enviado ao registrador BB!! sinais ativossinais ativos: C: CEE e Le LBB
!! EmEm T6 a soma é T6 a soma é realizadarealizada ee seu resultado seu resultado éé
armazenado em armazenado em AccAcc!! sinais ativossinais ativos: E: EUU e Le LAA
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina ADDADD
CicloCiclo dede execuçãoexecução ADDADD –– (a)(a) EstadoEstado TT44, (b) , (b) EstadoEstado TT55 e (c) e (c) EstadoEstado TT66
15DiagramaDiagrama dede temporizaçãotemporização dodo ciclo completociclo completo dada instruçãoinstrução ADDADD
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina SUBSUB
!! TemTem praticamentepraticamente oo mesmo ciclo mesmo ciclo dede execuçãoexecução dodo
ADD, a ADD, a exceçãoexceção do sinal Sdo sinal SUU,, que neste caso que neste caso éé ativoativo
indicandoindicando aa subtraçãosubtração
!! RotinaRotina OUTOUT
!! Possui apenas Possui apenas oo ciclociclo TT44, com T, com T55 e Te T66 sendo estados sendo estados 
sem operaçãosem operação
!! Nesta instrução os Nesta instrução os 4 bits 4 bits menos significativos da menos significativos da 
palavra que contém palavra que contém oo código são irrelevantescódigo são irrelevantes
!! Sinais ativos em Sinais ativos em TT44!! EEAA e Le LOO
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CiclosCiclos dede ExecuçãoExecução
!! RotinaRotina HLTHLT
!! Não possui rotina Não possui rotina dede execuçãoexecução
!! OO controlador ao receber controlador ao receber oo códigocódigo dede operaçãooperação HLTHLT
(1111)(1111) interrompeinterrompe oo processamento gerando uma processamento gerando uma 
palavrapalavra dede controle onde todos os sinais estão controle onde todos os sinais estão 
desativosdesativos, e , e interrompendointerrompendo oo contador em anelcontador em anel
!! SemSem oo contadorcontador oo sistema não sistema não temtem mais como mais como 
funcionarfuncionar,a,a menos que menos que sese reiniciereinicie oo sistemasistema
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MicroprogramaMicroprograma do SAPdo SAP--11
!! MicroinstruçõesMicroinstruções
!! SãoSão asas palavras geradas pelo controlador palavras geradas pelo controlador aa cada estado cada estado 
T do T do processamentoprocessamento
!! MacroinstruçõesMacroinstruções
!! São instruções São instruções dede maismais altoalto nívelnível,, compostas por compostas por umum
certo número certo número dede microinstruçõesmicroinstruções
!! Cada macroinstrução Cada macroinstrução do SAPdo SAP--1 é 1 é formada por formada por 33
microinstruçõesmicroinstruções ((não levamos em conta não levamos em conta asas
microinstruçõesmicroinstruções dodo ciclociclo dede buscabusca))
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MicroprogramaMicroprograma do SAPdo SAP--11
MacroinstruçãoMacroinstrução LDALDA
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MicroprogramaMicroprograma do SAPdo SAP--11
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MicroprogramaMicroprograma do SAPdo SAP--11
Sinais ativos Sinais ativos dede acordoacordo com o com o estadoestado T e a T e a instruçãoinstrução
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! Com o Com o aumentoaumento dodo númeronúmero dede instruçõesinstruçõesaa
contrução da matriz contrução da matriz dede contolecontole ((que gera os sinais que gera os sinais 
dede controlecontrole) se ) se torna muito complexatorna muito complexa
!! AlternativaAlternativa!! microprogramamicroprogramaçãçãoo
!! NaNa microprogramamicroprogramaçãçãoo, as palavras de controle s, as palavras de controle sããoo
previamente armazenadas em uma mempreviamente armazenadas em uma memóóriaria
ROM, e sROM, e sãão lidas ao longo da execuo lidas ao longo da execuçãção das o das 
instruinstruçõçõeses
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
EstruturaEstrutura dede microprogramaçãomicroprogramação do SAPdo SAP--11
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! Controle microprograma Controle microprograma do SAPdo SAP--11
!! ROM de ROM de endereendereççosos
!! Contador prContador préé--ajustajustáávelvel
!! ROM deROM de controlecontrole
!! EtapasEtapas dodo controle microprogramadocontrole microprogramado
!! EndereEndereççamento inicial da rotina da instruamento inicial da rotina da instruçãçãoo
!! Escalonamento atravEscalonamento atravééss dosdos endereendereçços da rotinaos da rotina
!! AplicaAplicaçãçãoo dosdos endereendereççoo àà ROM de ROM de controlecontrole
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! ROM de ROM de endereendereççosos
!! RecebeRecebe oo ccóódigo da operadigo da operaçãçãoo do RI e do RI e geragera oo endereendereççoo
onde fica onde fica aa rotinarotina dede cada instrucada instruçãçãoo
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! Contador prContador préé--ajustajustáávelvel
!! Inicia em Inicia em 0000 (T1) e 0000 (T1) e vai atvai atéé 0010 (T3)0010 (T3)
!! EmEm T3 o valor T3 o valor dada ROM de ROM de endereendereççosos éé reconhecidareconhecida
pelo contadorpelo contador,, mudandomudando oo seuseu valor de valor de contagem em contagem em 
T4T4
!! De T4 a T6 o valor do De T4 a T6 o valor do contador ircontador iráá iniciariniciar com o valorcom o valor
proveniente da proveniente da ROM de ROM de endereendereççosos ee serseráá
incrementadoincrementado,, endereendereççando assim ando assim a ROM de a ROM de controlecontrole
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
EstruturaEstrutura dede microprogramaçãomicroprogramação do SAPdo SAP--11
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! ROM de ROM de controlecontrole
!! ArmazenaArmazena asas microinstrumicroinstruçõçõeses
!! De T1 a T3 De T1 a T3 receberecebe o valor do o valor do contadorcontador (0000, 0001 e (0000, 0001 e 
0010)0010)
!! EmEm T3 o T3 o endereendereçço da rotina da instruo da rotina da instruçãçãoo éé
reconhecida pelo contador mudando reconhecida pelo contador mudando o valor o valor dada
contagemcontagem
!! ComCom isso temosisso temos aa correta execucorreta execuçãçãoo dosdos estadosestados T4, T5 T4, T5 
e T6 e T6 para cada instrupara cada instruçãçãoo
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! ROM de ROM de controlecontrole
!! EntradaEntrada!! sasaíída do contador prda do contador préé--ajustajustáávelvel -- endereendereççosos
dodo microprogramamicroprograma
!! SaSaíídada !! palavras de controle (palavras de controle (microinstrumicroinstruçõçõeses) que ) que 
executam a operaexecutam a operaçãção correspondente o correspondente àà instruinstruçãçãoo
30Conteúdo da Conteúdo da ROM de ROM de controlecontrole
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MicroprogramaçãoMicroprogramação do SAPdo SAP--11
!! VantagensVantagens
!! EliminaEliminaçãçãoo dodo decodificadordecodificador dede instruinstruçõçõeses ee da matriz da matriz 
dede controlecontrole!! circuitos que tendem circuitos que tendem aa ficar bastante ficar bastante 
complicadoscomplicados com o com o aumentoaumento dodo nnúúmeromero dede instruinstruçõçõeses
!! FFáácil alteracil alteraçãçãoo dodo conjuntoconjunto dede instruinstruçõçõeses!!
reprogramareprogramaçãção da o da ROM de ROM de controlecontrole ee dada ROM de ROM de 
endereendereççosos
32
Ciclo Variável Ciclo Variável dede MáquinaMáquina
!! MicroinstruMicroinstruçãçãoo 3E33E3 éé um NOPum NOP
!! ComCom isso temos isso temos umum ciclo fixo ciclo fixo dede mmááquinaquina
!! OsOs NOPs introduzem atraso NOPs introduzem atraso nono processamentoprocessamento
!! SoluSoluçãçãoo!! criacriaçãçãoo de um de um ciclo variciclo variáávelvel dede
mmááquinaquina
!! Eliminar os NOPsEliminar os NOPs
!! No SAPNo SAP--11 issoisso éé feito atravfeito atravééss de um de um circuito que circuito que 
reconhecereconhece oo ccóódigodigo do NOP e do NOP e instantinstantââneamenteneamente
reiniciareinicia oo contador prcontador préé--ajustajustáávelvel
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ExercícioExercício
!! InstruInstruçãçãoo: ADD: ADD
!! EndereEndereçço da instruo da instruçãçãoo: 4H: 4H
!! EndereEndereççoo dodo operandooperando: EH: EH
!! OperandoOperando: #07H: #07H
!! RegistradoresRegistradores: Acc=08H, B=O=00H, REM=2H, : Acc=08H, B=O=00H, REM=2H, 
RI=00H, PC = 4HRI=00H, PC = 4H
!! MostrarMostrar o valor dos o valor dos registradoresregistradores (PC, RI, (PC, RI, 
REM, Acc, B e O) do SAPREM, Acc, B e O) do SAP--11 durantedurante aa
execuexecuçãção dessa instruo dessa instruçãçãoo
34
ExercícioExercício -- SoluçãoSolução
	capa.pdf
	p2.pdf