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COMPUTADOR
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Adão de Melo Neto
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Modelo Barramento de Sistema� É uma evolução do Modelo de Von Newman� Processador = UCP = unidade de controle + unidade lógica
aritmética� Memória;� Barramento (novo elemento):
– barramento de dados,– barramento de endereço e– barramento de controle
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– barramento de controle
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Modelo Barramento de Sistema� Barramento de Endereços
– Transporta os sinais de endereço até a memória.– Determinam qual a posição de memória que irá ser lida ou escrita.
– Observação:• A informação dessa posição de memória, que está sendo lida ou
escrita transita pelo barramento de dados, que é bidirecional.
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unidirecional
bidirecional
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Modelo Barramento de Sistema� Barramento de Controle
– Indica qual a operação que vai ser realizada:• leitura ou escrita, na maior parte dos casos
– Possui também sinais para• A arbitragem do barramento a ser utilizado e
• Para determinar quem vai utilizar o barramento naquele momento, que podeser tanto a UCP como a unidade de entrada/saída.
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Modelo Barramento de Sistema
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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO� São funções da CPU, executar as instruções e controlar as
operações no computador.
� Um programa, para ser executado pelo processador, deve serconstituído de uma série de instruções de máquina armazenadas emcélulas sucessivas da MP.
� O ciclo de instrução da CPU consiste em:1. Buscar uma instrução na memória (operação de leitura), uma de cada
vez;
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vez;
2. Interpretar que operação a instrução está explicitando.
3. Buscar os dados onde estiverem armazenados, para trazê-los até aCPU;
4. Executar efetivamente a operação com os dados, guardar o resultado(se houver algum) no local definido na instrução; e
5. Reiniciar o processo buscando uma nova instrução.
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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO•Este ciclo de instrução se repete indefinidamente até que o sistemaseja desligado, ou ocorra algum tipo de erro, ou seja, encontrada umainstrução de parada.
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•As atividades realizadas pela UCP são divididas em duas grandescategorias : função processamento e função controle.
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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)
ou PROCESSADOR
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP•O dispositivo principal desta área de atividade de uma CPU é chamadoULA(Unidade Lógica e Aritmética).•Os demais componentes são os registradores, que servem paraarmazenar dados (ou para guardar resultados) a ser usados pela ULA.•A interligação entre estes componentes é efetuada pelo barramentointerno da CPU .•ULA
• É o dispositivo que realmente executa as operações matemáticascom os dados. Tais operações podem ser:´
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com os dados. Tais operações podem ser:´
• Tais operações podem utilizar dois valores (operações aritméticase lógicas), por isso a ULA possui duas entradas ou apenas umvalor (operações com complemento).
• A ULA é um aglomerado de circuitos lógicos e componenteseletrônicos simples que, integrados, realizam as operações jámencionadas.
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP•ULA (UNIDADE LÓGICA ARITMÉTICA)
• É o dispositivo que realmente executa as operações matemáticascom os dados, que podem ser:
• Tais operações podem utilizar dois valores (operações aritméticase lógicas), por isso a ULA possui duas entradas ou apenas umvalor (operações com complemento).
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valor (operações com complemento).• A ULA é um aglomerado de circuitos lógicos e componentes
eletrônicos simples que, integrados, realizam as operações jámencionadas.
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP• Porque existem os REGISTRADORES ?
• Por que um dado deve permanecer mesmo que por um breve instante,armazenado em um registrador (a memória da CPU) para que sejatransferido para a ULA e também por que o resultado de uma operaçãorealizada na ULA deve ser armazenado temporariamente, de modo quepossa ser reutilizado mais adiante (por outra instrução) ou apenas para ser,em seguida, transferido para a memória.
• Há sistemas nos quais o registrador acumulador (ACC), além de armazenardados, serve de elemento de ligação da ULA com os restantes dispositivosda CPU.
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da CPU.
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP• Porque existem os REGISTRADORES ?
• A CPU possui sempre outros registradores, com funções específicasou que funcionam para a área de controle. Entre estes registradorespodemos citar o Registrador de Instrução (RI) e o contador deinstrução (CI), além do Registrador de Endereço de Memória (REM)e o Registrador de Dados de Memória (RDM).
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP•INFLIÊNCIA DO TAMANHO DA PALAVRA
• A capacidade de processamento de uma CPU (a velocidade com que realizao ciclo de uma instrução) é determinada pelo tamanho da palavra da UCP.
• Vamos realizar a soma de dois valores, A = 3A25 e B = 172C (com 16 bitscada um).
• A referida soma será simulada em 2 sistemas de computação:• O sistema 1 possui palavras de 8 bit, e memória principal com células
de 8 bits cada uma.• O sistema 2 possui palavras de 16 bits, e a memória principal com
células de 8 bits cada uma.
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células de 8 bits cada uma.
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Influência do Tamanho da Palavra (SISTEMA 01)
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Influência do Tamanho da Palavra (SISTEMA 01)
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Influência do Tamanho da Palavra (SISTEMA 02)
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Influência do Tamanho da Palavra (SISTEMA 02)
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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)
ou PROCESSADOR
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FUNÇÃO DE CONTROLE
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FUNÇÃO DE PROCESSAMENTO DA UCP
Em AzulF
Em AZULFUNÇÃO DE CONTROLE
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP
•É a parte funcional da CPU que realiza as atividades de:• Busca de instrução que será executada, armazenando-a no RI
(registrador de instrução)• Interpretação das ações a serem desencadeadas com a instrução• Geração de sinais de controle para a execução da instrução. Esses sinais
de controle são enviados aos diversos componentes do sistema, sejaminternos da CPU (como a ULA) ou externos (como a memória ou E/S).
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP
•Os dispositivos que fazem parte desta área funcionalsão:
• Unidade de controle (UC);• Decodificador;• Registrador de instrução (RI);• Contador de Instrução (CI);• Relógio (Clock);
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• Relógio (Clock);• Registradores de endereço de memória (REM) e de
dados da memória (RDM).
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP•RELÓGIO:
• É o dispositivo gerador de pulso cuja duração é chamada de ciclo. Aquantidade de vezes em que este pulso básico se repete em umsegundo define a freqüência (que define a velocidade na CPU).
• Um ciclo de relógio ou de máquina (gerado por um cristal de quartzo)é o intervalo de tempo entre o início de um pulso e o início doseguinte. Um ciclo está relacionado com a realização de umaoperação elementar durante o ciclo de uma instrução.
• Uma operação elementar realiza-se em diversos passos no ciclo de
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instrução e, por essa razão, costuma-se dividir o ciclo em subciclosdefasados no tempo, de modo que cada um aciona um passo diferenteda operação elementar.
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP•UNIDADE DE CONTROLE:
• Tem como função executar a instrução armazenada no RI através de sinais decontrole que emite em instantes de tempo programados (subciclos).
• Esses sinais de controle são enviados aos diversos componentes do sistema,sejam internos da CPU (como a ULA) ou externos (como a memória ou E/S)
• Os sinais de controle emitidos ocorrem em vários instantes durante o período derealização de um ciclo de instrução são cadenciados de acordo tem comoorigem o gerador de sinais conhecido como relógio
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP
• DECODIFICADOR DE INSTRUÇÃO• Dispositivo utilizado para identificar as operações a serem realizadas (oeprações
que estão correlacionadas à instrução em execução) acionando uma entradaespecífica da UC, que por sua vez saberá que sinais devem ser emitidos.
• Cada instrução é uma ordem para que a CPU realize uma determinada operação.Como são muitas instrução, é necessário que cada uma possua uma identificaçãoprópria e única. A unidade de controle está, por sua vez, preparada para sinalizaradequadamente aos diversos dispositivos da CPU, conforme ela tenha identificadoa instrução a ser executada.
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP
• REGISTRADOR DE INSTRUÇÃO (RI):• Tem a função específica de armazenar a instrução a ser
executada pela UCP.• Ao se iniciar um ciclo de instrução, a UC emite o sinal de
controle que acarretará a realização de um ciclo de leitura parabuscar a instrução na memória (uma cópia dela), e que, viabarramento de dados e RDM, será armazenado no RI.
• CONTADOR DE INSTRUÇÃO (CI):
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• CONTADOR DE INSTRUÇÃO (CI):• É o registrador cuja função específica é armazenar o endereço
da próxima instrução a ser executada.• Tão logo a instrução que vai ser executada seja buscada (lida)
da memória para a CPU (início do ciclo de instrução), o sistemaprovidencia a modificação do conteúdo do CI de modo que elepasse a armazenar o endereço da próxima instrução naseqüência
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FUNÇÃO DE CONTROLE DA UCP• RDM e REM:• São os registradores utilizados pela CPU e memória para
comunicação e transferência de informação.• RDM
• Possui um tamanho igual ao da palavra e do barramento dedados.
• REM• Possui um tamanho igual ao dos endereços da memória
(conseqüentemente, do barramento de endereço) .
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(conseqüentemente, do barramento de endereço) .
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