Nível de Microarquitetura

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Nível de Microarquitetura 1
Máquinas Multiníveis
Máquinas Multiníveis 2
Máquinas Multiníveis
• Ao longo do tempo, definiu-se uma maneira estruturada de
se organizar os computadores, tratando-os como uma série
de abstrações, sendo cada uma dessas, construída com base
naquela situada imediatamente abaixo.
• Um computador com n níveis pode ser visto como n
máquinas. Todos os níveis de máquina apresentam níveis
de linguagens distintas.
• As pessoas interessadas em entender como um computador
realmente funciona precisam estudar todos os seus níveis
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Tradução (compilador)
Nível das linguagens orientadas para a solução de 
problemas
Nivel da Linguagem Assembly
Nível do Sistema Operacional
Nível do Conjunto das Instruções
Nivel da Microarquitetura
Nível da lógida digital
Hardware
Tradução (montador)
Interpretação parcial (s.o.)
Interpretação (microprograma) ou execução 
direta
Nível de Microarquitetura 4
Nível de Microarquitetura
O microprocessador
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Fluxo de Dados:
-Registradores;
-Unidade 
Lógico-
Aritmética
-Barramentos
Sinais de controle: 
habilitar barramentos B 
e C
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Unidade de Controle 
microprogramada
Fluxo de dados
Exemplo de uma Microarquitetura
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Sinais de controle enviados para o Fluxo de dados
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Exemplo de um Fluxo de Dados com 5 Registradores
PC MA Memória
RIMDAC
ULA
end
Dados e 
instruções
Decodificação e 
Unidade de controle
Instruções a a 
serem 
decodificadas
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Registradores
• PC = contador de programas (program counter)
• MA = registrador de endereços (memory address)
• RI = registrador de instruções
• MD = registrador memory data (armazena dados e 
instruções)
• AC = registrador acumulador: auxilia no 
armazenamento dos resultados processados pela 
ULA.
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Ciclo de Execução de uma Instrução
1 – Busca da Instrução. O conteúdo do contador de 
programas PC é copiado no registrdor MA. Desta forma a 
via de endereços apresenta o edndereço da instrução atual, 
a ser executada.
2 – O conteúdo do contador PC é atualizado. Esta etapa tem a 
função de deixar o processador preparado para que o 
endereço da próxima instrução esteja disponível.
3 – Decodificação da Instrução.
4 – Busca do operando se a instrução incluir operandos
5 – Execução da operação na unidade lógico-aritmética. 
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Interrupções
• As interrupções são modificações no fluxo de controle de 
um programa causadas por um evento 
externo ao processamento do programa, usualmente 
eventos relacionados a operações de Entrada e Saída. 
• As interrupções também param o processamento do 
programa atual e transferem o controle para uma rotina de 
tratamento da interrupção, que executa ações apropriadas.
• Quando essa rotina termina sua execução, o controle 
retoma ao programa que teve seu processamento 
interrompido. O processo interrompido deve recomeçar seu 
processamento exatamente no mesmo estado de quando 
ocorreu a interrupção, o que significa que os valores de 
todos os registradores devem ser restaurados para a 
situação imediatamente anterior à ocorrência da nterrupção. 
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Interrupções (2)
AÇÕES do HARDWARE 
1. O controlador do dispositivo ativa uma linha de interrupção
no barramento do sistema para iniciar a seqüência de
interrupção.
2. Tão logo esteja pronto para tratar a interrupção, o
processador ativa no barramento um sinal de
reconhecimento da interrupção.
3. Quando o controlador do dispositivo enxerga o
reconhecimento do sinal de interrupção, coloca um
pequeno valor inteiro nas linhas de dados, para
identificação dele próprio. Esse número é conhecido
como vetor de interrupção.
4. O processador remove o vetar de interrupção do
barramento e salva seu valor temporariamente.
Nível de Microarquitetura 13
Interrupções
5. Em seguida o procedimento coloca na pilha o conteúdo do
program counter e do registrador contendo a PSW
(Program Status Word).
6. Depois disso o processador localiza um novo program
counter com a ajuda do vetor de interrupção
que funciona como um índice para uma tabela situada na
parte baixa da memória. Se, por exemplo, o
program counter tiver 4 bytes, o vetar de interrupções n
corresponde ao endereço 4n. Esse novo program counter
aponta para o início da rotina de serviço da interrupção
para o dispositivo causador da interrupção. Muitas vezes a
PSW é carregada e modificada (como no caso de ser
necessário desabilitar outras interrupções por algum
tempo).
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Interrupção
• 7. A primeira coisa que a rotina de tratamento de 
interrupção deve fazer é salvar o conteúdo de todos 
os registradores a fim de possibilitar que eles sejam 
restaurados mais tarde. Esses valores podem ser 
salvos na pilha ou em uma tabela do sistema. 
• 8. Cada vetor de interrupção é compartilhado por todos 
os dispositivos de um mesmo tipo, de maneira 
que nesse momento ainda não se conhece qual dos 
terminais causou a interrupção. O número do 
terminal será conhecido a partir da leitura de um 
registrador do dispositivo. 
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Interrupção
9. Qualquer outra informação sobre a interrupção, como 
códigos de estado, pode ser obtida a partir 
desse momento. 
10. Caso tenha ocorrido algum erro de E/S, ele poderá ser 
tratado agora. 
l l . As variáveis globais ptr e count são atualizadas. A 
primeira é incrementada para apontar para o 
próximo byte, e a última é decrementada para indicar que 
há menos um byte a ser colocado na tela do 
terminal. Se count for maior do que 0, ainda há mais 
caracteres a serem colocados na tela. Copie para 
o registrador buffer aquele caractere apontado por ptr .. 
12. Se necessário, é gerado um código especial para informar 
ao dispositivo ou ao controlador do dispositivo que uma 
interrupção está sendo processada. 
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Interrupção
• 13. Todos os valores originais dos registradores são
restaurados.
14.Execução da instrução RETURN FROM
INTERRUPT, colocando o processador de novo no modo
e no estado que ele tinha imediatamente antes da
ocorrência da interrupção. O processador continua o
processamento do programa como se nada tivesse
acontecido.
O processador pode auto-interromper-se para tratar
exceções de execução, tais como um erro em uma
operação aritmética, uma tentativa de execução
deinstrução ilegal ou uma falha de página em memória
virtual.