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MICROPROGRAMAÇÃO, 
MICROPROCESSADOR 
GENÉRICO E CIRCUITOS 
INTEGRADOS 
PERIFÉRICOS
3
UNIDADE
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Objetivos da unidade
Tópicos de estudo
 Definir microprogramação;
 Elucidar alguns conceitos básicos, como microprograma, microinstruções e 
micro-operações;
 Explorar uma unidade de controle microprogramada;
 Explicar as vantagens e as desvantagens da microprogramação;
 Conceituar sequenciamento e execução de microinstrução;
 Abordar microprocessador genérico;
 Explorar a arquitetura interna do microprocessador genérico;
 Expor as arquiteturas CISC e RISC;
 Discutir as vantagens e as desvantagens das arquiteturas CISC e RISC;
 Definir circuitos integrados;
 Listar os tipos de integração dos circuitos integrados;
 Exemplificar tipos de encapsulamentos dos circuitos integrados;
 Apresentar tecnologia CMOS;
 Abordar a família lógica TTL;
 Explicitar as vantagens e as desvantagens entre a tecnologia CMOS e a 
família lógica TTL.
 Microprogramação
 Unidade de controle de Wilkes
 Sequenciamento e execução 
de microinstruções
 Execução de microinstruções
 Microprocessador genérico
 Arquiteturas de microproces-
sadores: CISC, RISC e híbrida
 Circuitos integrados periféricos
 Classificação quanto à sua 
aplicação
 Graus de integração
 Tipos de encapsulamento
 Processos de fabricação
 Tipos de tecnologia
 Tecnologia CMOS ou família 
TTL?
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Microprogramação
A terminologia microprogramação 
foi criada na década de 1950 pelo cien-
tista da computação inglês Sir Maurice 
Vincent Wilkes (1913-2010) e compreen-
de uma técnica de implementação de 
controladores síncronos que utiliza uma 
memória de controle semicondutora 
ROM (memória somente de leitura), 
para armazenar os sinais e as operações de controle de forma sistemática e orde-
nada. Tendo em vista que o conteúdo armazenado na ROM pode ser modifi cado, 
a microprogramação torna-se uma técnica fl exível.
Podemos entender microprograma como uma sequência (isto é, um con-
junto) de microinstruções, cuja execução corresponde a uma instrução de má-
quina. Por sua vez, para cada instrução de máquina existe um microprograma 
específi co, que indica as micro-operações necessárias para sua execução.
Microinstruções são, a partir daí, micro-operações executadas por meio 
de um conjunto de sinais de controle. Nessas condições, uma microinstrução 
pode habilitar um conjunto de microcomandos, que implementam as tais mi-
cro-operações. Estas são caracterizadas como sinais digitais, que atuam no 
controle dos componentes lógicos da microarquitetura utilizada.
Portanto, o microprograma ou fi rmware é uma sequência de instruções, 
isto é, um conjunto de instruções programadas de forma direta no hardware 
do dispositivo lógico. Normalmente, o fi rmware é o próprio software que foi 
introduzido na manufatura do referido dispositivo.
Unidade de controle de Wilkes
Para proporcionar um melhor entendimento sobre os conceitos apresenta-
dos, abordaremos a unidade de controle de Wilkes, explicitada na Figura 1. Para 
entendê-la, recorreremos ao seu funcionamento conforme explicado por Wil-
liam Stallings em seu livro Arquitetura e organização de computadores, de 2010. 
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DIAGRAMA 1. UNIDADE DE CONTROLE DE WILKES
Clock
A partir do 
registrador de 
instrução
Sinais de
controle
Sinais de controle
...
...
...
Sinal condicional
Registrador II
Registrador I
Decodificador
de endereço
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 484. (Adaptado).
Analisando a Figura 1, observamos que, durante um ciclo de máquina, 
uma das linhas da matriz é ativada com um pulso de clock, gerando sinais 
nos pontos indicados, que indicam a presença de diodos. A primeira parte 
da linha gera sinais que controlam a operação do microprocessador e a se-
gunda parte se encarrega de gerar o endereço da linha a ser estimulada com 
um novo pulso no próximo ciclo de máquina. Nessas condições, cada linha 
da matriz refere-se a uma microinstrução, enquanto o layout da matriz é, na 
verdade, a memória de controle.
EXPLICANDO
Ciclo de máquina, também conhecido como ciclo de instrução ou de 
busca e execução, é a sequência de ações (operações) que o processa-
dor realiza para executar cada instrução em código de máquina de um 
determinado programa.
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No início do ciclo de máquina, o endereço da linha 
a ser estimulada com um pulso de clock é contido no 
registrador I. Esse endereço está na mesma entra-
da do decodificador que, quando acionado, ativa 
uma linha da matriz. Dependendo dos sinais de 
controle, o opcode no registrador de instrução ou a 
segunda parte da linha pulsada passa para registrador 
II, o qual é chaveado por meio de um pulso de clock. É 
importante ressaltar a necessidade dos dois registradores, 
uma vez que o decodificador é um circuito combinacional 
com apenas um registrador. 
EXPLICANDO
Opcode (“código de operação”) é a referência para a instrução que um 
microprocessador possui para realizar determinadas tarefas.
Com base no esquema lógico apresentado na Figura 1, Wilkes apresenta 
um exemplo, considerado o primeiro projeto de um processador micropro-
gramado, da sua utilização, para implementar a unidade de controle de uma 
máquina simples.
Com base na Tabela 1, constatamos que o processador dessa máquina sim-
ples é constituído pelos seguintes registradores:
• A – multiplicando;
• B – acumulador (metade menos significativa);
• C – acumulador (metade mais significativa);
• D – registrador de deslocamento.
Ainda, existem três registradores e dois flags (chaves de controle para ativar, 
desativar ou mesmo ligar e desligar um circuito lógico) de um bit, exclusivamente 
para a unidade de controle. Diante disso, os registradores são:
• E – serve tanto como um registrador de endereço de memória quanto um 
registrador de armazenamento;
• F – refere-se ao contador de programa;
• G – refere-se a outro registrador temporário (utilizado exclusivamente para 
a contagem).
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TABELA 1. INSTRUÇÕES DE MÁQUINA DE WILKES
Acc = acumulador
Acc1 = metade mais signifi cativo do acumulador
Acc2 = metade menos signifi cativo do acumulador
n = localização de armazenamento n
C(X) = conteúdo de X (X = registrador da localização de armazenamento)
ORDENS EFEITOS DA ORDEM
An C(Acc) + C(n) para Acc1
Sn C(Acc) - C(n) para Acc1
Hn C(n) para Acc2
Vn C(Acc2) · C(n) para Acc, onde C(n) ≥ 0
Tn C(Acc1) para n, 0 para Acc
Un C(Acc1) para n
Rn C(Acc) · 2
-(n+1) para Acc
Ln C(Acc) · 2
n+1 para Acc
Gn
IF C(Acc) < 0, transferir controle para n; se C(Acc) ≥ 0, ignorar 
(isto é, proceder serialmente)
In Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para n
On Enviar C(n) para mecanismo de saída
(Acc + 
C(C(C
n) para 
Acc)
 para 
 C( C( C n
Acc
Acc
para 
n) para 
C
Acc
 para 
) para 
C(C(C
Acc
 para Acc
Acc )
Acc, onde 
 para
IF C
, onde 
, 0 para 
(Acc(Acc(
C
Acc
(n)
, 0 para 
1) para 
Acc
 < 0, transferir controle para n; se 
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
≥ 0
Acc
 para 
2-(
C(C(C Acc(Acc(
 < 0, transferir controle para n; se 
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
para 
Acc)
 < 0, transferir controle para n; se 
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
para Acc
n+1 para 
 < 0, transferir controle para n; se 
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para 
 < 0, transferir controle para n; se 
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
Enviar
Acc
 < 0, transferir controle para n; se 
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximocaractere do mecanismo de entrada para 
Enviar C
 < 0, transferir controle para n; se 
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
n) para mecanismo de saída
 < 0, transferir controle para n; se C
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
Acc
(isto é, proceder serialmente)
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
≥ 0, ignorar 
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
≥ 0, ignorar 
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
≥ 0, ignorar 
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
Ler próximo caractere do mecanismo de entrada para 
 para mecanismo de saída
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 484. (Adaptado).
Analisando a Tabela 1, pode-se dizer que, além de utilizar os sinais de con-
trole, cada micro-operação é descrita em notação simbólica, caracterizando 
uma linguagem de microprogramação. Recuperando os conceitos já apresen-
tados, constatamos que cada linha apresenta a descrição de um conjunto 
de micro-operações, também conhecidas como uma microinstrução. Já uma 
sequência de instruções é chamada de microprograma (ou fi rmware), tendo 
em vista que um microprograma é a interface entre o hardware e o software 
do sistema computacional.
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Sequenciamento e execução de microinstruções
De acordo com as informações apresentadas por William Stallings em seu 
já mencionado livro de 2010, veremos nesta seção o sequenciamento e a exe-
cução de microinstruções.
Uma unidade de controle desempenha duas tarefas básicas: o sequencia-
mento de microinstruções, para obter a próxima microinstrução da memória 
de controle; e a execução de microinstruções, isto é, gerar os sinais de con-
trole necessários para executá-las.
Em projetos de unidades de controles microprogramadas, ambas as tarefas 
devem ser consideradas ao mesmo tempo, uma vez que podem comprometer 
tanto o formato (tamanho) da microinstrução quanto a temporização da unida-
de de controle (tempo necessário para executá-la).
Existem três técnicas de sequenciamento de microinstruções, para que 
um endereço de memória de controle seja gerado para a próxima microins-
trução. Essas técnicas se baseiam no formato da informação de 
endereço na microinstrução.
A primeira técnica refere-se aos dois campos de endereço; 
a segunda está relacionada no que se diz respeito ao campo de 
endereço único; e, por fi m, a terceira trata do formato variá-
vel da informação.
Vamos conhecer um pouco sobre essas técnicas 
de sequenciamento de microinstruções?
O Diagrama 2 apresenta a primeira técnica de 
sequenciamento de microinstruções, conhecida como 
dois campos de endereço. Observe!
A vantagem da microprogramação é a simplifi cação do projeto da unidade 
de controle, uma vez que ela possui normalmente uma lógica computacional 
complexa devido às inúmeras micro-operações.
Por outro lado, a desvantagem da microprogramação é o uso da arquite-
tura CISC (Complex Instruction Set Computer – computador com um conjunto 
complexo de instruções) em razão da difi culdade de sequenciar as microins-
truções e gerar os sinais de controle.
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DIAGRAMA 2. TÉCNICA DE SEQUENCIAMENTO DE 
MICROINSTRUÇÕES: DOIS CAMPOS DE ENDEREÇO
Registrador
de buffer
de controle
Seleção
de endereço
Flags
Controle
Lógica
de
desvio
Registrador
de
instrução
Multiplexador
Endereço
1
Endereço
2
Registrador de endereço de controle
Decodificador de endereço
Memória
de controle
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 488. (Adaptado).
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A técnica de sequenciamento de microinstruções do tipo dois campos de 
endereço é considerada mais fácil, quando comparada às outras duas.
Analisando o Diagrama 2, constatamos que existe um multiplexador, 
para estabelecer o destino para os campos de endereço e para o registrador 
de instrução.
EXPLICANDO
Multiplexador, também conhecido como MUX ou multiplex, é um disposi-
tivo lógico que seleciona as informações de duas ou mais fontes de dados 
em um único canal de comunicação. É considerado uma chave seletora 
digital de dados, ou seja, um circuito digital seletor de dados.
Com base em uma entrada de se-
leção de endereço, o multiplexador 
transmite o opcode ou um dos dois 
endereços para o registrador de en-
dereço de controle (Control Address 
Register). Em seguida, esse registra-
dor é decodificado, para produzir o 
endereço da próxima microinstrução. 
Os sinais de seleção de endereço são 
fornecidos por um módulo de lógica 
de desvio, cuja entrada consiste de 
flags da unidade de controle mais os 
bits da parte de controle da microinstrução.
Embora a técnica de sequenciamento de microinstruções com dois cam-
pos de endereço seja considerada simples, ela requer mais bits no interior de 
cada microinstrução, quando comparada às outras técnicas.
Tendo em vista que certas economias podem ser alcançadas com alguma 
lógica adicional, é possível adotar um campo de endereço único, conforme 
apresentado no Diagrama 3. Com essa nova configuração, as opções para o 
próximo endereço são: campo de endereço, código do registrador de instru-
ção e próximo endereço sequencial. Quem determina a opção para o próximo 
endereço são os sinais de seleção de endereço. Portanto, essa configuração 
reduz o número de campos de endereço para apenas um.
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DIAGRAMA 3. TÉCNICA DE SEQUENCIAMENTO DE 
MICROINSTRUÇÕES: CAMPO DE ENDEREÇO ÚNICO
Decodificador de endereço
Controle
Lógica de
desvio
Registrador de
endereço de controle
+1
Multiplexador
Registrador
de instrução
Endereço
Memória de controle
Registrador
de buffer
de controle
...
Flags
Seleção de
endereço
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 489. (Adaptado).
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A terceira técnica de sequenciamento de microinstruções, para que um en-
dereço de memória de controle seja gerado para a próxima microinstrução, 
é conhecida como formato variável da informação. Seu objetivo é fornecer 
dois formatos de instrução distintos, conforme mostra o Diagrama 4. Observe!
DIAGRAMA 4. TÉCNICA DE SEQUENCIAMENTO DE 
MICROINSTRUÇÕES: FORMATO VARIÁVEL
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 490. (Adaptado).
Decodificador de endereço
Memória de controle
Lógica
funcional
Lógica
de desvio
Multiplexador
Registrador
de instrução
Registrador de
endereço de controle+1
Registrador
de buffer
de controle
Campo de
controle de
desvio
Campo inteiro
Flags Seleção
de endereço
Campo de
endereço
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Na técnica apresentada, um bit 
defi ne qual será o formato utilizado. 
Isso signifi ca que, em um formato, os 
bits restantes são utilizados para ati-
var os sinais de controle. Já no outro 
formato, alguns bits conduzem o mó-
dulo de lógica de desvio e os restan-
tes fornecem o endereço.
Com o primeiro formato, o próximo 
endereço é o próximo endereço se-
quencial ou derivado a partir do regis-
trador de instrução. Por sua vez, com 
o segundo formato, é especifi cado um 
desvio condicional ou incondicional.
Vale ressaltar que nessa confi gura-
ção é necessário um ciclo inteiro para 
cada microinstrução de desvio. Nas 
outras duas confi gurações (ou seja, 
dois campos de endereço e campos de 
endereço único), por outro lado, a ge-
ração de endereço ocorre como parte 
do mesmo ciclo da geração de sinais de controle, reduzindo nessas condições 
os acessos à memória de controle.
Execução de microinstruçõesO ciclo de uma microinstrução é considerado o evento básico em um pro-
cessador microprogramado. Cada ciclo é constituído por uma parte de busca e 
uma de execução. A parte de busca é determinada pela geração de um ende-
reço de microinstrução. Por outro lado, a parte de execução está relacionada 
à geração de sinais de controle. Alguns desses sinais são direcionados para o 
interior do processador; outros são encaminhados para o barramento de con-
trole externo ou para outras interfaces.
O Diagrama 5 apresenta a organização de uma unidade de controle.
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DIAGRAMA 5. ORGANIZAÇÃO DA UNIDADE DE CONTROLE
Registrador 
de instrução
Sinais de 
controle 
internos
Sinais de 
controle 
externos
Flags 
de ALU
Clock
Lógica de 
sequenciamento
Lógica de 
controle
Memória de controle
Registrador de endereço de controle
Registrador de buffer de controle
Fonte: STALLINGS, 2010, p. 490. (Adaptado).
Com base no Diagrama 5, podemos verificar que a organização de uma uni-
dade de controle possui um módulo lógico de sequenciamento, contendo a 
lógica para gerar o endereço da próxima microinstrução. Esse módulo, por sua 
vez, utiliza como entradas o registrador de instrução, os flags da ULA (unida-
de lógica aritmética), o registrador de endereço de controle e o registrador de 
buffer de controle.
É importante salientar que o controle do módulo é realizado por um clock 
que determina o tempo do ciclo de microinstrução.
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Microprocessador genérico
O microprocessador é um dispositivo lógico programável (circuito integrado 
– chip) capaz de acessar, controlar e executar instruções existentes na memória 
principal. Também conhecido como unidade central de processamento (CPU), 
ele tem a função de realizar e gerenciar as operações de leitura/escrita da me-
mória e executar operações aritméticas ou lógicas, bem como acessar e inter-
pretar as instruções recebidas de um programa que está sendo executado.
O microprocessador possui diversos dispositivos lógicos em sua arquitetu-
ra interna, além de alguns barramentos (interno e externo) utilizados para a 
comunicação de dados.
Vamos conhecer um pouco sobre cada componente de sua arquitetura:
• Registrador de instrução: a função do registrador de instrução é arma-
zenar a instrução mais recente, a qual será executada pelo microprocessador. 
Quando um ciclo de instrução inicia, a unidade de controle emite sinais para rea-
lizar o ciclo de leitura e procurar a instrução na memória. Ao fi nal do ciclo, ela é 
armazenada no registrador de instrução que, por sua vez, está conectado ao de-
codifi cador, que a interpretará a instrução e a informará à unidade de controle;
• Decodifi cador de instrução: a instrução pode ser entendida como uma 
autorização para que a CPU realize uma operação. Uma vez que existem inú-
meras instruções diferentes, torna-se necessário identifi cá-las. Dessa forma, 
podemos dizer que o decodifi cador de instrução identifi ca a operação com 
base na instrução a ser executada;
• Registros de uso geral: os registros de uso geral são utilizados para ar-
mazenar dados e endereços de memória, possuindo comunicação direta com 
o barramento interno do microprocessador;
• Unidade de controle: entre as inúmeras funções da unidade de controle, 
podemos destacar a busca e a interpretação das instruções, para identifi car 
quais operações serão executadas pela unidade lógica aritmética (como, por 
exemplo, subtração e divisão). Em tempo, a unidade de controle também gera 
sinais que são enviados aos diversos componentes do sistema computacional, 
incluindo não apenas a arquitetura interna do microprocessador, mas sobretu-
do seus componentes externos (memória principal, periféricos, chipset e bar-
ramentos de expansão);
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• Cache interna (L1): é a memória estática no interior do microprocessador. 
Sua função é otimizar as instruções e/ou as operações executadas. Quando 
o microprocessador necessita realizar a leitura de dados na memória RAM, o 
controlador de cache transfere blocos de dados na RAM para a memória cache. 
Assim, no próximo acesso do processador, este a consultará antes da própria 
RAM, o que facilita a agilidade no processamento dos dados. Isso significa que, 
se os dados estiverem na cache, o processador utiliza-os instantaneamente; 
caso contrário, irá acessar a memória RAM para buscá-los;
• FPU (Float Point Unit): a unidade de ponto flutuante pode ser encontrada 
em microprocessadores mais avançados. Sua função é trabalhar com opera-
ções que envolvem números reais;
• Unidade lógica e aritmética (Arithmetic Logic Unit – ULA): sua função é 
executar instruções dos programas que se encontram armazenadas na memó-
ria. Quando as instruções estão no microprocessador, elas devem ser interpre-
tadas e traduzidas em operações matemáticas. Na verdade, a ULA é constituída 
por circuitos lógicos que realizam as operações aritméticas (somar, subtrair, 
dividir e multiplicar) e lógicas (AND, NAND, OR, NOT e XOR);
• Barramento interno: tem como principal função enviar/transportar infor-
mações entre os componentes internos do microprocessador;
• Barramento de dados: permite a troca de dados enviados e recebidos 
entre os componentes presentes nas placas do computador, como entre o pro-
cessador e a memória. Um barramento de dados pode transmitir 16, 32, 64 ou 
128 bits. Uma vez que esse tipo de barramento é bidirecional (transmissão de 
dados entre a CPU e a memória principal e vice e versa), existe melhor desem-
penho do processador e do próprio sistema computacional;
• Barramento de endereço: tem como função informar a origem e/ou os 
destinos dos dados provenientes do barramento de dados, ou seja, informa os 
endereços de memória do computador, para que os dados sejam enviados e/
ou recebidos em seus destinos. É unidirecional, tendo em vista que somente 
a CPU tem a característica de acionar a memória RAM para realizar operações 
tanto de gravação quanto de leitura. Por exemplo, para um barramento de en-
dereço constituído por 20 linhas, é possível utilizar no máximo 20 bits de en-
dereço. Nessas condições, a capacidade de armazenamento da memória RAM 
poderá ser no máximo 1MB, uma vez que: 220 = 1.048.576 bytes = 1 MB. Por-
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tanto, é o tamanho do barramento de endereços que determina a quantidade 
máxima de armazenamento de dados da RAM;
• Barramento de controle: o barramento de controle atua como um con-
trolador de acesso e uso dos barramentos de dados e de endereço, já que são 
compartilhados por todos os componentes do computador. Sua função é inter-
ligar a CPU com os demais componentes do computador, sobretudo com a uni-
dade de controle. É bidirecional, uma vez que a CPU pode enviar dados (sinais 
de controle) entre a memória RAM e a própria unidade de controle.
Nos tópicos seguintes, iremos nos aprofundar na arquitetura dos micropro-
cessadores e seus tipos distintos.
Arquitetura de microprocessadores: CISC, RISC e híbrida
Vamos iniciar esta seção com uma pergunta: qual é o objetivo básico de 
qualquer microprocessador?
Teoricamente, a resposta é simples: reduzir ao máximo o tempo de exe-
cução das tarefas, a fi m de otimizar o processamento dos dados e das infor-
mações binárias.
Basicamente, a grande maioria dos microprocessadores se enquadra 
nas arquiteturas CISC (Complex Instructon Set Computer – conjunto de instru-
ções complexas para o computador) ou RISC (Reduced Instructon Set Compu-
ter – conjunto de instruções reduzidas para o computador). Porém, muitos 
fabricantes têm desenvolvido microprocessadores com arquitetura híbrida, 
que mescla ambas.
Além disso, a arquiteturaCISC é muito utilizada em processadores da In-
tel e da AMD, enquanto podemos encontrar a arquitetura RISC em PowerPC 
(Apple, Motorola e IBM) e SPARC (SUN).
Arquitetura CISC
Do ponto de vista prático, a vantagem da arquitetura CISC é que ela já 
possui diversas instruções armazenadas no próprio processador, o que fa-
cilita o trabalho dos programadores, pois dispõe de praticamente todas as 
instruções que serão utilizadas para o desenvolvimento dos programas. Por 
esse motivo, os processadores CISC têm a vantagem de reduzir o tamanho 
do código executável.
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Por outro lado, como ela é imple-
mentada e armazenada em microcó-
digo no processador, torna-se difícil 
modificar a lógica de tratamento de 
instruções.
A arquitetura CISC possui enormes 
conjuntos de instruções com formatos 
complexos. Nesse sentido, os proces-
sadores CISC são capazes de execu-
tar centenas de instruções complexas 
diferentes. Em tempo, eles possuem 
uma microprogramação (conjunto de códigos e de instruções armazenados no 
processador) que permite receber as instruções dos programas e executá-las 
por meio das próprias instruções já gravadas na sua microprogramação.
Uma vez que processadores CISC executam instruções complexas, facilitam 
a programação de alto nível. Como resultado, reduz-se o tamanho do código 
e consequentemente o espaço utilizado pelos programas na memória. No en-
tanto, o desempenho fica comprometido, já que o processador deve executar 
instruções maiores e mais complexas. O projeto e a construção de processa-
dores CISC têm custo elevado devido a tal complexidade, bem como em razão 
da quantidade de componentes internos presentes no chip. Como exemplos de 
processadores CISC, destacam-se: o System/360, através da z/Architecture, o 
PDP-11, o VAX, o Motorola 68k, e os x86.
Arquitetura RISC
A arquitetura RISC, ao contrário da arquitetura CISC, suporta uma peque-
na quantidade de instruções simples. Como consequência, seu projeto é mais 
simples e integra menor quantidade de componentes internos em seu chip, 
reduzindo o custo de manufatura. Por esses dois motivos, o desempenho de 
processadores RISC é melhor, quando comparado com os processadores CISC.
Entretanto, na arquitetura RISC, o programador tem mais trabalho. Além 
disso, os processadores RISC não têm microprogramação, já que as instruções 
são executadas diretamente pelo hardware. Portanto, essa arquitetura não 
tem microcódigo, integra um conjunto de instruções reduzido e possui baixo 
nível de complexidade.
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Algumas famílias de processadores que utilizam a ar-
quitetura RISC são: DEC Alpha, AMD 29k, ARC, ARM, At-
mel AVR, Blackfn, MIPS, PA-RISC, Power (inclusive Po-
werPC), SuperH, e SPARC.
Arquitetura híbrida
Em razão das arquiteturas CISC e RISC apresentarem 
características particulares, os fabricantes de processado-
res decidiram integrá-las, dando origem à arquitetura híbri-
da. Com isso, o processador trabalha mais rápido em instruções 
que requerem maior demanda, devido à maioria das instruções 
executadas serem de pouca complexidade (RISC), e, quando ne-
cessário, executa instruções complexas (CISC). Por diversas razões 
técnicas, operacionais e de compatibilidade, a maioria dos processadores pos-
sui arquitetura híbrida.
CURIOSIDADE
Originalmente, todos os processadores Intel e AMD para os computadores 
pessoais eram projetados com arquitetura CISC, enquanto os processado-
res Macintosh eram desenvolvidos com arquitetura RISC.
Atualmente, os processadores Intel e AMD continuam disponibilizando 
para os programadores um conjunto de instruções CISC, porém, interna-
mente, são implementados como se fossem RISC, para serem executadas 
pelo hardware.
Circuitos integrados periféricos
O circuito integrado, também conhecido com CI, microchip ou chip, é um 
circuito eletrônico constituído por milhares ou milhões de dispositivos semi-
condutores, como diodos semicondutores e transistores bipolares.
Construído sobre um fi no substrato de material semicondutor, o CI é consi-
derado uma evolução no mundo da eletrônica.
Os CIs apresentam algumas vantagens em relação aos circuitos eletrôni-
cos analógicos, constituídos por diodos, transistores bipolares, amplifi cadores 
operacionais, resistores e capacitores, por exemplo. Algumas das vantagens 
possíveis de serem mencionadas são, por exemplo:
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• Redução de custos na produção industrial;
• Menor peso;
• Dimensões reduzidas;
• Baixo aquecimento;
• Aumento da confi abilidade do sistema eletrônico;
• Maior velocidade de processamento do sinal (áudio e vídeo, por exemplo);
• Menor consumo de energia (potência), entre outras.
Abordaremos agora as formas de classifi cação dos Cis, com base em crité-
rios distintos.
Classificação quanto à sua aplicação
Normalmente, os circuitos integrados são classifi cados quanto à sua aplicação, 
grau de integração, tipo de encapsulamento, processo de fabricação e, fi nalmente, 
quanto ao tipo de transistores (tecnologia CMOS – Complementary Metal Oxide Semi-
conductor – semicondutor óxido metal complementar) e família lógica (como, por 
exemplo, o TTL – Transistor-Transistor Logic – lógica transistor- transistor).
A seguir, conheceremos um pouco sobre essas classifi cações.
Os circuitos integrados analógicos produzem sinais contínuos, em função 
dos sinais aplicados em suas entradas, e são utilizados basicamente para a 
amplifi cação de sinais. Para isso, normalmente utilizam-se amplifi cadores ope-
racionais em sua pastilha.
Já os circuitos integrados digitais operam segundo a álgebra booleana, rea-
lizando operações lógicas (código binário 0 e 1). Esse último é muito utilizado 
em circuitos digitais, como em placas de computadores (de vídeo, som, rede e 
placa-mãe, por exemplo), em sistemas microprocessados e microcontrolados, 
em sistemas de controle de processos industriais, em circuitos de memória 
(RAM, ROM, PROM e EPROM, por exemplo), entre outras aplicações.
Classificação quanto à sua aplicação
O grau (ou o tipo) de integração refere-se ao número de componentes con-
tidos em uma pastilha de silício. Dessa forma, podemos classifi car o grau de 
integração de acordo com as seguintes tecnologias:
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• SSI (Small Scale Integration – integração em pequena escala): esta tec-
nologia integra aos CIs em torno de 100 componentes por pastilha (chip).
• MSI (Medium Scale Integration – integração em média escala): esta tec-
nologia corresponde aos CIs que comportam entre 100 e 1.000 componentes 
por pastilha. Normalmente, é utilizada na manufatura de codifi cadores, deco-
difi cadores, registradores e contadores.
• LSI (Large Scale Integration – integração em grande escala): corresponde à 
integração entre 1.000 e 100.000 componente por pastilha. Os circuitos manufatu-
rados por meio da tecnologia LSI são normalmente utilizados para efetuar funções 
lógicas complexas, como a parte aritmética de uma calculadora eletrônica.
• VLSI (Very Large Scale Integration – integração elevada em larga escala): 
esta tecnologia corresponde ao grupo de CIs que integra entre 100.000 e 10 mi-
lhões de componentes por pastilha. Esse grau de integração compreende à manu-
fatura de microprocessadores utilizados sobretudo em sistemas de computação.
• ULSI (Ultra Large Scale Integration – integração em escala ultra larga): 
corresponde ao grupo de CIs que integra mais de 10 milhões de componentes 
por pastilha. Esse grau de integração compreende a manufatura de micropro-
cessadores utilizados em sistemas computacionais avançados.
Tipos de encapsulamento
O encapsulamento de um circuito integrado serve para envolver,proteger 
da umidade e auxiliar na devida dissipação de calor dos componentes internos 
do CI. Quanto maior a velocidade de processamento do chip, maior será a pos-
sibilidade de aquecimento. O encapsulamento pode ser metálico, cerâmico ou 
polimérico (plástico).
Basicamente, são utilizados quatro tipos de encapsulamentos, os quais são 
apresentados a seguir.
• Encapsulamento com fi las de pinos (DIL, QIL ou SIL): nos CIs com en-
capsulamento DIL (Dual Inline), a numeração (identifi cação) dos terminais é rea-
lizada a partir do terminal 1, identifi cado por um pequeno orifício localizado na 
parte esquerda do chip. Assim, ele inicia por este lado do orifício (terminal 1) e 
volta pelo outro, percorrendo o sentido anti-horário do componente. Normal-
mente, são utilizados para sistemas que exigem baixa potência de operação.
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Já o QIL (Quad Inline) é o tipo de encapsulamento utilizado em CIs de 
média potência, como amplificadores de áudio. A principal razão da linha 
quádrupla de pinos é permitir maior distância entre as conexões dos com-
ponentes integrados.
Da mesma forma que o QIL, o SIL (Single Inline) é o tipo de encapsulamento 
utilizado em amplifi cadores de média potência (áudio, por exemplo).
• Encapsulamento plano (fl atpack): apresentam maior redução do volume 
e da espessura do invólucro. Seus terminais são dispostos horizontalmente, 
fazendo com que sua instalação sobre a placa de circuito impresso (placa de 
computadores, por exemplo) ocupe o menor espaço possível.
• Encapsulamento metálico: tem uma estrutura cilíndrica metálica com 
terminais dispostos em linha, conectados em sua base, além da propriedade 
de suportar condições severas de operação em baixas e altas temperaturas. 
A contagem dos terminais inicia-se pela pequena marca, em sentido horário, 
com o componente visto por baixo.
• Encapsulamento especial: possui inúmeros terminais para conectar 
quantidades signifi cativas (da ordem de milhões) de componentes eletrônicos 
integrados, como transistores. Microprocessadores desta natureza são muito 
utilizados em placa-mãe de computadores.
Processos de fabricação
Não pretendemos aqui esgotar o assunto quanto aos processos de fabrica-
ção de circuitos integrados, apenas apresentar uma breve descrição das prin-
cipais etapas de manufatura.
Basicamente, as principais etapas de fabricação de CIs são: preparação de 
substrato, oxidação, difusão, implantação iônica, metalização, fotolitografi a e 
encapsulamento. Trataremos agora de cada uma delas de forma breve, apenas 
a nível de conceituação e diferenciação.
• Preparação do substrato: no substrato, também conhecido como pasti-
lha de cristal de silício, são depositados cristais de silício para formar as bola-
chas (wafers). Cada bolacha dá origem a centenas de circuitos integrados;
• Oxidação: processo químico no qual o silício reage com o oxigênio e forma 
o dióxido de silício (SiO2);
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• Difusão: processo que corresponde ao movimento dos átomos de zonas 
de grande concentração para zonas de baixa concentração, caracterizando a 
dopagem do material;
• Implantação Iônica: método de dopagem superfi cial, no qual os íons de 
materiais dopantes são acelerados por um campo elétrico e, ao se chocarem 
com a superfície do material, fi cam retidos na rede cristalina;
• Metalização: normalmente, é efetuada por um processo de pulverização 
catódica (sputtering), ou seja, o material, o metal de revestimento, é aquecido 
por meios elétricos (plasma ou arco elétrico) ou químicos (chama de combustão);
• Fotolitografi a: é a geração de máscaras fotográfi cas para as diferentes 
etapas de fabricação do circuito integrado. Essas máscaras permitem prote-
ger da luz incidente zonas de um material fotorresistente depositado sobre a 
superfície do substrato. As zonas não protegidas alteram suas propriedades 
elétricas. O material fotorresistente não modifi cado é retirado da superfície do 
substrato com uma solução química adequada, obtendo-se o molde necessá-
rio para o próximo processo de fabricação;
• Encapsulamento: no fi nal do processo, os circuitos integrados são encap-
sulados de acordo com os tipos de encapsulamento disponíveis para cada tipo 
de aplicação.
Tipos de tecnologia
Antes de passarmos por conceitos 
relacionados à tecnologia CMOS e à 
família lógica TTL, vamos conhecer um 
pouco sobre os principais parâmetros 
operacionais destas duas tecnologias.
Os principais parâmetros opera-
cionais desses circuitos lógicos são as 
tensões elétricas operacionais [defi -
nidas pelos níveis lógicos 1 (alto) ou 0 
(baixo)] e as correntes elétricas mínimas e máximas das entradas e saídas das 
portas lógicas, bem como os tempos de atraso de propagação dos sinais exis-
tentes na comunicação de dados entre as portas lógicas do circuito integrado.
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Além desses parâmetros, existe outro muito importante que deve ser con-
siderado em projetos de circuitos lógicos: o fan-out. A capacidade de saída 
de um circuito lógico deve ser projetada para se conectar a uma quantidade 
limitada de entradas de outros circuitos lógicos (portas lógicas). Dessa forma, o 
fan-out, também chamado de fator de carga, pode ser definido como a quan-
tidade de entradas que podem ser ligadas a uma única saída.
A seguir, conheceremos um pouco sobre a tecnologia CMOS e sobre a 
família lógica TTL. Vamos lá?
• Tecnologia CMOS
A tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor – metal-óxi-
do semicondutor complementar) utiliza transistores de efeito de campo (FET) 
dos tipos MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor – transistor 
de efeito de campo de óxido de metal) e JFET ( Junction Field Effect Transistor – 
transistor de junção por efeito de campo) em seus processos de manufatura. A 
tecnologia CMOS utiliza tanto o MOSFET canal tipo N (NMOS) quanto o MOSFET 
canal tipo P (PMOS), devido à complementação que um atribui ao outro na 
operação do dispositivo lógico ou do circuito lógico.
As principais vantagens apresentadas pelas tecnologias CMOS são: baixo 
consumo de energia (potência), imunidade a ruído, alto nível de integração e 
simplicidade de projeto.
• Família lógica TTL
Existem diversas famílias lógicas, como o RTL (Resistor Transistor Logic – lógi-
ca de transistor e resistência), o DTL (Diode Transistor Logic – lógica de transistor 
e diodo), o TTL (Transistor-Transistor Logic – lógica transistor-transistor), o HTL 
(High Threshold Logic – lógica de transistor com alto limiar), ECL (Emitter Coupled 
Logic – lógica de emissores ligados) e o I2L (Integrated-Injection Logic – lógica de 
injeção integrada). Com exceção à família lógica TTL, as demais se encontram 
obsoletas.
A família lógica TTL é constituída basicamente por transistores NPN e/ou 
PNP, diodos de junção PN e resistências difusas. O bloco lógico padrão cons-
trutivo dessa família lógica é a porta NAND, existindo sobretudo subfamílias, 
como TTL padrão, TTL de baixa potência, TTL de alta potência, TTL Schottky, 
TTL Schottky de baixa potência, TTL saída de coletor abeto, TTL saída em alta 
impedância (three state), entre outras.
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O TTL é uma designação para circuitos digitais que trabalham com 5,0 V, 
sendo derivada da família DTL (Diode Transistor Logic – lógica de transistor e 
diodo). Os transistores bipolares utilizados na TTL possuem vários emissores 
– desta forma, são conhecidos como multiemissores. Essa inovação tecnoló-
gica reduz consideravelmente a quantidade de transistores necessários para 
construir portas lógicas (circuitos lógicos).
Na prática, é possível encontrar os circuitos TTL em duas séries: aprimeira 
é de uso comercial, iniciando com o número 74xxx, no qual o x pode ser uma 
soma de letras e números. Essa série trabalha em uma faixa de temperatura 
da ordem de 0 °C até 70 °C. A segunda série é de uso militar, iniciando com o 
número 54xxx, e pode trabalhar em uma ampla faixa de temperatura, variando 
entre -55 °C a 125 °C.
Podemos encontrar os TTLs nos circuitos lógicos computacionais, em controles 
de processos industriais, em equipamentos e instrumentos que utilizam a eletrô-
nica digital como base de suas operações (como painéis de controle de aviões e 
veículos que possuem computadores de bordo), entre outras aplicações.
É importante ressaltar que tanto a tecnologia CMOS quanto a família TTL 
são projetadas e desenvolvidas com as típicas portas lógicas existentes na área 
de sistemas digitais, ou seja, as portas AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR e XNOR.
A Figura 1 mostra um circuito lógico TTL padrão, que utiliza as ligações no 
estágio de saída denominadas Active-Pull-Up e Toten-Pole.
Figura 1. Circuito lógico TTL padrão com estágios de saída Active-Pull-Up e Toten-Pole. Fonte: CAPUANO; IDOETA, 2019, 
p. 447. (Adaptado).
A
T1
T2
T3
S
T4
R1 R2
+VCC
R4
D1
R3
B
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Analisando a Figura 1, podemos verifi car que a presença de T3 no coletor 
caracteriza o Active-Pull-Up e sua ligação através do diodo D1 sobre o coletor T4, 
formando um elevador de potencial, o Toten-Pole.
Quando tivermos uma ou ambas as entradas, A e B, em nível lógico 0, a res-
pectiva base-emissor do transistor T1 irá conduzir, levando T2 ao corte por au-
sência de corrente elétrica de base. Consequentemente, pelo mesmo motivo, 
T4 também será levado ao corte. O transistor T3, por sua vez, estará conduzindo, 
pois por R2 fl uirá uma corrente elétrica por sua base, comportando-se para a saí-
da como um seguidor de emissor, fazendo surgir em S um potencial +Vcc (nível 1).
Quando ambas as entradas estiverem em aberto ou nível lógico 1, devido 
ao corte da junção base-emissor da T1, fl uirá por R1 uma corrente que irá satu-
rar T2 e consequentemente T4. Devido à elevação de potencial de base por D1, 
o transistor T3 estará na região de corte e ocasionará, na saída, em um baixo 
potencial, equivalente ao nível lógico 0.
Tecnologia CMOS ou família TTL?
No momento de escolher entre a tecnologia CMOS e a família TTL de circuitos in-
tegrados digitais para fi ns de projeto, torna-se necessário considerar alguns aspec-
tos importantes, tendo em vista que ambas possuem vantagens e desvantagens.
Vamos analisar as características da tecnologia CMOS e da família TTL? 
Muito bem! Então, vamos lá!
O consumo de energia dos dispositivos CMOS é menor (baixa dissipação de 
energia) quando comparado com os dispositivos da família TTL. Nessas condi-
ções, para projetos que necessitam de baixo consumo, devemos escolher a tec-
nologia CMOS, lembrando que a dissipação de energia depende da frequência 
elétrica e da tensão de alimentação.
Mais uma vantagem dos dispositivos CMOS é o tempo de chaveamento, o 
que caracteriza rapidez na troca de um nível lógico para outro (ou seja, de 0 
para 1 e de 1 para 0). Essa rapidez é em razão dos transistores JFETs e MOSFETs.
No entanto, os dispositivos CMOS podem queimar com certa facilidade, em ra-
zão da eletricidade estática. Para evitar essa situação indesejada, devemos prote-
ger esses dispositivos com embalagens antiestáticas. Outra desvantagem é o pre-
ço: o custo dos dispositivos CMOS é maior do que os dispositivos da família TTL.
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Quanto à família TTL, uma das principais desvantagens é o elevado con-
sumo de energia em razão de serem construídos com transistores bipolares 
de junção (TBJ), que exigem uma intensidade de corrente elétrica considerá-
vel para sua operação. Além disso, o processo de chaveamento (velocidade 
de operação) é limitado devido aos TBJ, diferentemente dos dispositivos que 
utilizam a tecnologia CMOS. Essa limitação é também conhecida como atraso 
de propagação.
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Sintetizando
Nesta unidade, tivemos a oportunidade de conhecer três assuntos importantes 
no que concerne à eletrônica e aos sistemas digitais. O primeiro assunto diz respeito 
à microprogramação. O segundo refere-se aos estudos sobre o microprocessador 
genérico. Por fim, foi discutido a respeito dos circuitos integrados periféricos.
Microprogramação é uma técnica de implementação de controladores síncro-
nos que utiliza a memória ROM semicondutora para armazenar os sinais e as opera-
ções de controle de forma sistemática e ordenada. A vantagem da microprograma-
ção é a simplificação do projeto da unidade de controle, uma vez que ela possui uma 
lógica computacional complexa, o que se deve às inúmeras micro-operações. Por 
outro lado, a desvantagem da microprogramação é o uso da arquitetura CISC, em 
razão da dificuldade de sequenciar as microinstruções e gerar os sinais de controle.
Em projetos de unidades de controles microprogramadas, ambas as tarefas 
devem ser consideradas ao mesmo tempo, já que podem comprometer tanto 
o formato da microinstrução quanto o tempo necessário para executar as mi-
croinstruções.
Existem três técnicas de sequenciamento de microinstruções, para que um 
endereço de memória de controle seja gerado para a próxima microinstrução. 
A primeira refere-se aos dois campos de endereço; a segunda técnica está re-
lacionada ao campo de endereço único; por fim, a terceira trata do formato 
variável da informação.
Tratamos também do microprocessador, um dispositivo lógico programável que 
acessa, controla e executa instruções da memória principal. O microprocessador 
tem a função de realizar e gerenciar operações de leitura/escrita, executar opera-
ções aritméticas ou lógicas e acessar e interpretar instruções. Possui diversos dis-
positivos lógicos em sua arquitetura interna, além de alguns barramentos (interno e 
externo) utilizados para a comunicação de dados. Basicamente, os microprocessa-
dores se enquadram nas arquiteturas CISC e RISC. Porém, muitos fabricantes têm 
desenvolvido microprocessadores com arquitetura híbrida.
O circuito integrado é um circuito eletrônico constituído por milhares de 
dispositivos semicondutores, como diodos semicondutores e transistores bi-
polares. Construído sobre um fino substrato de material semicondutor, o CI é 
considerado uma evolução no mundo da eletrônica.
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Por fim, tratamos das formas de classificação e das propriedades dos circui-
tos integrados, abordando sua aplicação, grau de integração, tipos de encapsu-
lamento, processo de fabricação e, finalmente, tipos de transistores (focando 
na tecnologia CMOS) e família lógica (como por exemplo, o TTL).
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