UFPI 1.Introducao

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U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d o P i a u í
C e n t r o d e T e c n o l o g i a
C u r s o d e E n g e n h a r i a E l é t r i c a
� � � � � � � � � � � � 	 
 � � � �
P r o f . M a r c o s Z u r i t a
z u r i t a @ u f p i . e d u . b r
w w w . u f p i . b r / z u r i t a
T e r e s i n a - 2 0 1 2
 I n t r o d u ç ã o
2
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
S u m á r i o
�
1 . E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
2 . E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
3 . D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s a o s
 M i c r o c o n t r o l a d o r e s
�
4 . B i b l i o g r a f i a
3
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
1 . E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
4
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
P r i n c i p a i s M a r c o s n a H i s t ó r i a d o s C o m p u t a d o r e s
S o m e t h i n g , s o m e w h e r e w e n t t e r r i b l y w r o n g
5
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
~ 5 0 0 A . C . – I n v e n ç ã o d o á b a c o p e l o s b a b i l ô n i o s
6
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 6 4 2 – O f r a n c ê s B l a i s e P a s c a l i n v e n t a a p r i m e i r a 
c a l c u l a d o r a m e c â n i c a ( c a p a z d e s o m a r e s u b t r a i r ) .
7
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 6 7 2 – O a l e m ã o G o t t f r i e d W i l h e l m v o n L e i b n i z 
a p e r f e i ç o a a i n v e n ç ã o d e P a s c a l c r i a n d o a c a l c u l a d o r a 
m e c â n i c a u n i v e r s a l , c a p a z d e r e a l i z a r a s 4 o p e r a ç õ e s .
8
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 8 0 1 – O f r a n c ê s J o s e p h M a r i e J a c q u a r d e m p r e g a p e l a 
p r i m e i r a v e z c a r t õ e s p e r f u r a d o s c o m o m e m ó r i a p a r a 
c o m a n d a r u m t e a r . N a s c e a n o ç ã o d e p r o g r a m a ç ã o .
9
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 8 2 2 – O i n g l ê s C h a r l e s B a b b a g e i n v e n t a a “ M á q u i n a d e 
D i f e r e n ç a s ” e 1 1 a n o s d e p o i s a “ M á q u i n a A n a l í t i c a ” , 
c o n s i d e r a d a s c o m o o s p r i m e i r o s c o m p u t a d o r e s 
m e c â n i c o s d o m u n d o ( t e n d o c a r t õ e s p e r f u r a d o s c o m o 
m e m ó r i a s d e a r m a z e n a m e n t o ) .
1 0
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 8 9 0 – O a m e r i c a n o H e r m a n n H o l l e r i t h i n v e n t a u m a 
m á q u i n a m e c â n i c a , b a s e a d a e m c a r t õ e s p e r f u r a d o s , 
p a r a r e a l i z a r a s o p e r a ç õ e s d e r e c e n s e a m e n t o d a 
p o p u l a ç ã o a m e r i c a n a . O t e m p o d e p r o c e s s a m e n t o d o 
s e n s o a m e r i c a n o c a i d e 1 0 a n o s p a r a , a p e n a s , 2 a n o s .
1 1
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 9 3 5 – O a l e m ã o K o n r a d Z u s e c r i a o Z 1 , o p r i m e i r o 
c o m p u t a d o r e l e t r ô n i c o d o m u n d o . E m p r e g a n d o r e l é s 
m e c â n i c o s , b a s e a v a - s e n o s i s t e m a n u m é r i c o b i n á r i o .
�
1 9 4 1 – Z 3 : r e l é s e l e t r o m e c â n i c o s c o n t r o l a d o s p o r u m 
p r o g r a m a ( p r i m e i r o c o m p u t a d o r o p e r a c i o n a l ) .
1 2
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 9 4 3 – U m p r o j e t o b r i t â n i c o l i d e r a d o A l a n T u r i n g c o l o c a 
e m o p e r a ç ã o o C o l o s s u s .
�
A m á q u i n a e r a c o m p o s t a p o r c e r c a d e 2 0 0 0 v á l v u l a s , 
l i a d a d o s d e u m a f i t a d e p a p e l p e r f u r a d o e t i n h a p o r 
o b j e t i v o d e c o d i f i c a r m e n s a g e n s a l e m ã s n a g u e r r a .
1 3
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 9 4 6 – O E N I A C , p r o j e t a d o p o r J . P r e s p e r E c k e r t e J o h n 
W . M a u c h l y , t o r n a - s e o p r i m e i r o c o m p u t a d o r e l e t r ô n i c o 
d e g r a n d e e s c a l a ( ~ 1 7 . 5 m i l v á l v u l a s ) . 
�
E n c o m e n d a d o p e l o e x é r c i t o d o s E U A , d e s t i n a v a - s e a 
c á l c u l o s b a l í s t i c o s d e g u e r r a .
1 4
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 9 5 1 – N a s c e o p r i m e i r o c o m p u t a d o r c o m e r c i a l : U n i v a c I .
�
P r o j e t a d o p e l o s m e s m o s p r o j e t i s t a s d o E N I A C . S u a 
p r o g r a m a ç ã o e r a f e i t a p o r c e r c a d e 6 m i l c h a v e s e 
c o n e x õ e s d e c a b o s . U s a v a 5 2 0 0 v á l v u l a s , p e s a v a 1 3 
t o n e l a d a s e c o n s u m i a 1 2 5 k W .
1 5
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
1 9 5 2 – O h ú n g a r o J o h n v o n N e u m a n n c o l o c a e m 
o p e r a ç ã o o c o m p u t a d o r e l e t r ô n i c o d i g i t a l I A S . 
�
O p r o j e t o d o I A S f e i t o p o r N e u m a n n é t i d o c o m o a 
f o r m a l i z a ç ã o d o p r o j e t o d e c o m p u t a d o r e s , c o n t e n d o 
d i v e r s a s i n o v a ç õ e s .
�
A m a i o r i a d o s c o m p u -
t a d o r e s a t u a i s é b a s e -
a d o n e s s e m o d e l o .
1 6
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o H i s t ó r i c a d o s C o m p u t a d o r e s
�
G e r a ç õ e s d o s c o m p u t a d o r e s e l e t r ô n i c o s :
�
G e r a ç ã o 0 : C o m p u t a d o r e s M e c â n i c o s ( 1 6 4 2 - 1 9 4 5 )
�
1 ª G e r a ç ã o : V á l v u l a s ( 1 9 4 5 - 1 9 5 5 )
�
2 ª G e r a ç ã o : T r a n s i s t o r e s ( 1 9 5 5 - 1 9 6 5 )
�
3 ª G e r a ç ã o : C i r c u i t o s I n t e g r a d o s ( 1 9 6 5 - 1 9 8 0 )
�
4 ª G e r a ç ã o : C i r c u i t o s V L S I ( 1 9 8 0 - ? )
�
“ 5 ª G e r a ç ã o ” : P r o c e s s a d o r e s P a r a l e l o s
1 7
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
2 . E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d or e s
1 8
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
A e v o l u ç ã o d a c a p a c i d a d e d e i n t e g r a ç ã o q u e d e u o r i g e m 
a o s c o m p u t a d o r e s d e 3 ª g e r a ç ã o , p e r m i t i u a c o n s t r u ç ã o 
d e t o d a a u n i d a d e c e n t r a l d e p r o c e s s a m e n t o ( C P U ) e m 
u m ú n i c o c i r c u i t o i n t e g r a d o .
�
S u r g i a e m 1 9 7 1 o p r i m e i r o m i c r o p r o c e s s a d o r e m u m 
ú n i c o C I , o I n t e l 4 0 0 4 ( 2 , 3 k t r a n s i s t o r e s , 4 b i t s , 7 4 0 k H z ) .
1 9
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
A c a l c u l a d o r a N C R 1 8 - 3 6 : o p r i m e i r o d i s p o s i t i v o 
c o m e r c i a l a e m p r e g a r u m m i c r o p r o c e s s a d o r .
� � � � � � � � � �
	 
 � 	 � 
 �
2 0
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
M i c r o p r o c e s s a d o r
�
T a m b é m a b r e v i a d o p o r µ P , u P o u M P U ;
�
É o n ú c l e o d e u m c o m p u t a d o r , s u a u n i d a d e c e n t r a l d e 
p r o c e s s a m e n t o , c o m p r e e n d e n d o 5 e l e m e n t o s b á s i c o s :
�
U n i d a d e d e d e c o d i f i c a ç ã o ;
�
U n i d a d e d e e x e c u ç ã o ;
�
U n i d a d e l ó g i c a e a r i t m é t i c a ;
�
B a r r a m e n t o s d e d a d o s , e n d e r e ç o e d e c o n t r o l e ;
�
P o r t a s d e e n t r a d a e s a í d a d e d a d o s .
2 1
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
E m b o r a o 4 0 0 4 t i v e s s e s i d o p r o j e t a d o p a r a u s o e m 
c a l c u l a d o r a s , e m p o u c o t e m p o o m i c r o p r o c e s s a d o r f o i 
a d o t a d o e m d i v e r s a s o u t r a s a p l i c a ç õ e s .
�
C o m u m p r o j e t o t o t a l m e n t e n o v o , a I n t e l l a n ç a e m 1 9 7 2 
o 8 0 0 8 , u m µ P 8 b i t s , c a p a z d e e n d e r e ç a r a t é 1 6 k B d e 
m e m ó r i a ( 3 , 5 k t r a n s i s t o r e s , c l o c k d e 5 0 0 k H z ) .
2 2
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
A e v o l u ç ã o d o i 8 0 0 8 d e u o r i g e m a o s µ P s :
�
8 0 8 0 ( 1 9 7 4 )
�
8 0 8 5 ( 1 9 7 6 )
�
8 0 8 6 ( 1 9 7 8 )
�
O I n t e l 8 0 8 6 , p o r s u a v e z , d e u o r i g e m a o s µ P s d a s é r i e 
8 0 X 8 6 , d a q u a l f a z e m p a r t e o s m i c r o p r o c e s s a d o r e s 
P e n t i u m q u e e q u i p a m a m a i o r p a r t e d o s c o m p u t a d o r e s 
p e s s o a i s a t u a l m e n t e e m u s o .
�
A i n d a n a d é c a d a d e 7 0 s u r g i r a m t a m b é m o u t r o s µ P s d e 
d i f e r e n t e s f a b r i c a n t e s c o m a r q u i t e t u r a s d i s t i n t a s , a l g u n s 
v o l t a d o s p a r a c o m p u t a ç ã o d e a l t o d e s e m p e n h o .
2 3
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
L i n h a d o t e m p o d o s p r i n c i p a i s µ P d a l i n h a I n t e l .
4 0 0 4 � 8 0 0 8 � 8 0 8 0 � 8 0 8 5 � 8 0 8 6
( 1 9 7 1 ) ( 1 9 7 2 ) ( 1 9 7 4 ) ( 1 9 7 6 ) ( 1 9 7 8 )
8 0 8 8 ( X T )
( 1 9 7 9 )
8 0 1 8 6
8 0 1 8 8
8 0 2 8 6 � 8 0 3 8 6 � 8 0 4 8 6 � P e n t i u m
 ( 1 9 8 2 ) ( 1 9 8 5 ) ( 1 9 8 9 ) ( 1 9 9 3 )
Z 8 0
M C 6 8 0 0
A q u i t e m i n í c i o a l i n h a
d e µ P Z 8 0 d a Z i l o g
A q u i t e m i n í c i o a l i n h a
d e µ P d a M o t o r o l a
2 4
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
I n t e l i 7 - 9 8 0 X : 1 , 1 7 b i l h õ e s d e t r a n s i s t o r e s , 6 4 b i t s , 6 
c o r e s , 3 , 3 3 G H z , 1 3 6 6 p i n o s .
2 5
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
E v o l u ç ã o d o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
�
I B M z 1 9 6 - 1 , 4 b i l h õ e s d e t r a n s i s t o r e s e m 5 1 2 m m ² , 5 , 2 
G H z : O m a i s r á p i d o p r o c e s s a d o r a t u a l .
2 6
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
3 . D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
 a o s M i c r o c o n t r o l a d o r e s
2 7
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
a o s M i c r o c o n t r o l a d o r e s
�
A c r e s c e n t e c a p a c i d a d e d e m i n i a t u r i z a ç ã o d o s m i c r o p r o -
c e s s a d o r e s e s u a r á p i d a a d o ç ã o e m d i f e r e n t e s s e t o r e s 
d a i n d u s t r i a l e v o u a I n t e l a l a n ç a r e m 1 9 7 6 o p r i m e i r o 
m i c r o c o n t r o l a d o r , o 8 0 4 8 :
2 8
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
a o s M i c r o c o n t r o l a d o r e s
M i c r o c o n t r o l a d o r
�
T a m b é m a b r e v i a d o p o r µ C , u C o u M C U .
�
É u m c o m p o n e n t e q u e r e ú n e n u m ú n i c o c h i p u m 
m i c r o p r o c e s s a d o r , m e m ó r i a e p e r i f é r i c o s d e e n t r a d a e 
s a í d a p r o g r a m á v e i s .
C P U
M e m ó r i a
P o r t a s
d e E / S
T e m p o r i z a d o r e s
A D C D A C
2 9
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
a o s M i c r o c o n t r o l a d o r e s
�
M i c r o c o n t r o l a d o r e s s ã o d i s p o s i t i v o s v o l t a d o s a s i s t e m a s 
e m b a r c a d o s e a p l i c a ç õ e s e s p e c í f i c a s , a o c o n t r á r i o d o s 
µ P s , d e s t i n a d o s a P C s e a p l i c a ç õ e s d e u s o g e r a l .
�
M e m ó r i a s d e p r o g r a m a e d e d a d o s t a m b é m s ã o f r e q u e n -
t e m e n t e i n t e g r a d a s a o c h i p , o q u e n ã o o c o r r e n o s µ P s .
�
C o n s e q u ê n c i a s d a i n t e g r a ç ã o d e s s a s m e m ó r i a s a o µ C :
�
�
��
� r e d u z o n ú m e r o d e p i n o s d o e n c a p s u l a m e n t o ;
�
�
��
� r e d u z o s c u s t o s c o m c o m p o n e n t e s e x t e r n o s ;
�
�
��
� d i m i n u i a s d i m e n s õ e s d a m o n t a g e m ;
�
�
��
� s i m p l i f i c a o c i r c u i t o d e a p l i c a ç ã o ;
�
�
��
� a u m e n t a o c u s t o d o µ C ;
�
�
��
� l i m i t a a c o m p l e x i d a d e d o p r o g r a m a e m b a r c a d o ;
�
�
��
� l i m i t a o m o n t a n t e d e d a d o s m a n i p u l á v e i s .
3 0
M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
D o s M i c r o p r o c e s s a d o r e s
a o s M i c r o c o n t r o l a d o r e s
�
P I C 1 0 F – O m e n o r m i c r o c o n t r o l a d o rc o m e r c i a l :
�
4 p i n o s d e I / O
�
2 c a n a i s d e c o n v e r s ã o A / D
�
C o m u n i c a ç ã o U A R T / S P I / I 2 C
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C P U 8 M H z
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M i c r o c o n t r o l a d o r e s – P r o f . M a r c o s Z u r i t a
B i b l i o g r a f i a
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A n d r e w S . T a n e n b a u m , “ O r g a n i z a ç ã o 
E s t r u t u r a d a d e C o m p u t a d o r e s ” , 5 a E d . , 
P e a r s o n , 2 0 0 6 .
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J . L . H e n n e s s y & D . A . P a t t e r s o n , “ A r q u i t e t u r a 
d e C o m p u t a d o r e s - U m a A b o r d a g e m 
Q u a n t i t a t i v a ” , E d i t o r a C a m p u s , 2 0 0 3 .
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W i l l i a n s S t a l l i n g s , “ A r q u i t e t u r a e O r g a n i z a ç ã o 
d e C o m p u t a d o r e s ” , 5 ª E d i ç ã o , P e a r s o n , 2 0 0 3 .
�
A l b e r t P a u l M a l v i n o , “ M i c r o c o m p u t a d o r e s e 
M i c r o p r o c e s s a d o r e s ” , M c G r a w - H i l l , 1 9 8 5 .
�
H e r b e r t T a u b , “ C i r c u i t o s D i g i t a i s e 
M i c r o p r o c e s s a d o r e s ” , M c g r a n w - H i l l , 1 9 8 4 .