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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. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10
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