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CCF210_aula13

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Capítulo 4Capítulo 4
Nível de Nível de 
MicroarquiteturaMicroarquitetura
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 2
O nível de microarquitetura implementa o 
nível ISA (Instruction Set Architecture – 
arquitetura do conjunto de instruções). O projeto 
de microarquitetura depende da ISA que será 
implementada, bem como as metas de custo e 
desempenho.
Máquinas RISCs implementam instruções 
simples que são executadas apenas com 1 ciclo 
de clock. E ISAs mais complexas como a do 
Pentium 4 que necessita de vários ciclos de clock 
para executar apenas 1 instrução.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 3
4.1 Um exemplo de microarquitetura4.1 Um exemplo de microarquitetura
● Não existem princípios gerais para um projeto 
de microarquitetura, cada microarquitetura é 
um caso especial.
● Para a ISA de exemplo iremos utilizar um 
subconjunto da Java Virtual Machine que opera 
somente com números inteiros e iremos 
denominar IJVM.
● A microarquitetura conterá um micro programa 
(em ROM) cuja tarefa é buscar, decodificar e 
executar instruções IJVM. 
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 4
● Um modelo conveniente para o projeto de 
microarquitetura é pensar no projeto como um 
problema de programação no qual cada 
instrução no nível ISA é uma função a ser 
chamada por um programa mestre. O programa 
mestre é um laço simples, sem fim.
● O micro programa tem um conjunto de variáveis 
denominado estado do computador, que pode 
ser acessado por todas as funções.
● Instruções IJVM são curtas e fáceis. Cada 
instrução tem alguns campos, usualmente um 
ou dois, e cada um deles tem algumas 
finalidades específicas.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 5
● O primeiro campo de toda instrução é o 
opcode (abreviatura de operation code - 
código de operação), que indica a instrução 
informada, por exemplo, ADD ou BRANCH.
● Muitas instruções possuem campos adicionais 
que são operandos.
● Esse modelo de execução, às vezes é 
denominado ciclo buscar-executar, é útil um 
termos abstratos.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 6
4.1.1 Caminho de dados
CaminhoCaminho dede 
dadosdados é a parte da 
CPU que contém a 
ALU, suas entradas 
e saídas
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 7
Combinações úteis de sinais da ALU e funções executadas.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 8
● Temporização do caminho de dados
Diagrama de temporização de um ciclo do caminho de dados.
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 9
● Operação de memória
● 2 modos diferentes de comunicar com a memória
– 1 porta de 32 bits de leitura e escrita, endereçável por 
palavra e controlada por 2 registradores:
● MAR – Memory Address Register – registrador de endereço 
de memória
● MDR – Memory Data Register – registrador de dados de 
memória
– 1 porta de 8 bits somente de leitura, endereçável por 
byte e controlada por 2 registradores:
● PC – Program Couter – contador de programa
● MBR – Memory Buffer Register – registrador de entrada da 
memória – somente 8 bits de baixa ordem
● Cada um desses registradores é comandada por 
um ou dois sinais de controle
Prof. Minoru CCF210-Arq.e Org.de Computadores I 10
Mapeamento dos bits em MAR para o barramento de endereço.
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