Introdução ao Projecto com Sistemas Digitais e Microcontroladores Introdução à arquitectura de microprocessadores - 1 Introdução à arquitectura de microprocessadores

Introdução ao Projecto com Sistemas Digitais e MicrocontroladoresIntrodução à arquitectura de microprocessadores - 1

Introdução à arquitectura de microprocessadores• Organização:

– Projecto de uma arquitectura elementar– O microprocessador P-LOGO– Implementação do P-LOGO em PALASM– A microprogramação e o P-LOGO


Estilo de projecto (1)

• Existem essencialmente duas abordagens para a geração dos sinais de relógio para os FF:– Sinais de relógio

bloqueáveis (gated clocks)

– Um sinal de relógio para todos os FF (free-running clocks)

Relógio

Habilita

A

7408

1

23

7474

D2

CLK3

Q5

Q6

Relógio

Habilita

Relógio_x

Saída adquireo valor de A

Saída adquire…?

0

1

Habilita

mux 2:1

Relógio

A

7474

D2

CLK3

Q5

Q6

Relógio

Habilita

Saída mantémo valor actual

Saída adquireo valor de A


Estilo de projecto (2)

• Apesar de ser possível evitar a ocorrência de impulsos extemporâneos nos sinais de relógio bloqueáveis, optaremos pela aplicação de um único sinal de relógio a todos os FF:– Maior simplicidade do projecto e análise, nomeadamente

no domínio temporal– Maior simplicidade do teste e do projecto para a

testabilidade


Registos de uso geral

• Actualizam as saídas de forma cadenciada com um sinal de relógio– Andar genérico:

– Andar genérico para leitura / escrita:

0

1

Carr_reg

mux 2:1

Dados[i]

Reg[i]

CLK

D

CLK3

Q

Q

1

Carr_reg

mux 2:1

0

Reg[i]

Abre_reg

Dados[i]

CLK

D

CLK3

Q

Q


Contador ascendente

• À excepção dos dois bits menos significativos, um contador ascendente pode ser construído com base na seguinte andar genérico:

0

1

Incr_reg

mux 2:1

CLK

Reg[i]

Reg[0]

Reg[1]

Reg[i-1]

D

CLK

Q

Q

Sequência de contagem binária ascendente em 4 bits

0 0 0 0 (0) 0 1 0 0 (4) 1 0 0 0 (8) 1 1 0 0 (12)

0 0 0 1 (1) 0 1 0 1 (5) 1 0 0 1 (9) 1 1 0 1 (13)

0 0 1 0 (2) 0 1 1 0 (6) 1 0 1 0 (10) 1 1 1 0 (14)

0 0 1 1 (3) 0 1 1 1 (7) 1 0 1 1 (11) 1 1 1 1 (15)

Controlo Dados EX-OR

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0


Outros tipos de contadores

• Ascendente com carga paralela:

• Bidireccional comcarga paralela:

1

2

CLK

Reg[i]

0

Dados[i]

2Controlo

mux

Reg[1]

Reg[0]

Reg[i-1]

D

CLK

Q

Q

CLK

Reg[i]

2Controlo

3

2

1

0

Dados[i]

mux

Reg[0]

Reg[1]

Reg[i-1]

D

CLK

Q

Q


Outros blocos

• Com base nas estruturas apresentadas poderíamos facilmente construir outros blocos:– Um registo multi-função, apto a suportar instruções do tipo

LD, INCR e DECR (Quantas entradas seriam necessárias no mux que precede o FF? Seria esta a forma mais eficiente para implementar estas instruções?)

– O registo de programa (PC, Program Counter) - que tipo de contador, de entre os apresentados anteriormente, melhor se adequa para implementar o PC?


A unidade de descodificação e controlo• Esta unidade é implementada como uma máquina de

estados, pelos processos conhecidos:(opcode) (est. actual) (est. seguinte) (sinais de controlo internos)

IR[1] IR[0] Q1 Q0 D1 D0 Carr_IR Incr_PC Carr_R1 Incr_R1 (…)

Instrução LD R1,#VAL

0 0 0 0 0 1 1 0 0 0

0 0 0 1 1 0 0 1 0 0

0 0 1 0 1 1 0 0 1 0

0 0 1 1 0 0 0 1 0 0

Instrução INCR R1

0 1 0 0 0 1 1 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 1 0 1

0 1 1 0 X X X X X X

0 1 1 1 X X X X X X

… … … … … … … … … …

(FF D)

CLK

Blococombinatório

Saídaspara oexterior(sinais decontrolopara osváriosblocos)

Código dainstruçãoe outrasindicações

(estadoactual)

(estadoseguinte)


A unidade de descodificação e controlo microprogramada• Na alternativa microprogramada (em vez de hard-

wired), a funcionalidade deste bloco é definida pelo conteúdo da memória:(e não pela interligação entre portas lógicas elementares)

CLK

Saídas para oexterior (sinais decontrolo internopara os váriosblocos)

Código da instrução(bits mais significativosdo endereço na memória)

mem

…

Contador ascendente(bits menos significativosdo endereço na memória)


O microprocessador P-LOGO• O P-LOGO permite-nos analisar em detalhe o

desenvolvimento de um pequeno microprocessador• Neste exemplo, estaremos interessados em:

– Implementar um conjunto de instruções que corres-pondam aos comandos LOGO mais comuns

– Dispor de entradas e saí-das de uso genérico

Motor DC

Motor DC

Roda motriz

Roda motriz

Roda que giralivremente

P-LOGO

Saídas

Entradas


As instruções do P-LOGO

• Existem quatro grupos principais de instruções:Movimento Comentários

FRONT <val> Deslocar para a frente (<val> unidades)

BACK <val> Deslocar para trás (<val> unidades)

LEFT <val> Rodar à esquerda (<val> unidades)

RIGHT <val> Rodar à direita (<val> unidades)

Controlo de saídas Comentários

SETOUTi Coloca a saída i (i=0..3) em 1

RSTOUTi Coloca a saída i (i=0..3) em 0

Saltos Comentários

J PINi <addr> Salta para o endereço <addr> se a entrada INi estiver em 1

J P <addr> Salta para a o endereço <addr>

Geral Comentários

HALT Pára a execução do programa


Atribuição de códigos de instrução• Grupos de instruções / opcodes:

– Movimento (FRONT, BACK, LEFT e RIGHT): 000XX– Saídas em 1 (SETOUT0, …, SETOUT3): 001XX– Saídas em 0 (RSTOUT0, …, RSTOUT1): 010XX– Saltos condicionais (JPIN0, …, JPIN3): 011XX– Salto não condicional (JP): 10000– Paragem (HALT): 10100


Arquitectura do P-LOGO (1)D[0..7] A[0..7]

IR PC CNT

Descodificação econtrolo deexecução dasinstruções

Código de instruçãoFim de contagem(cnt_zero)

Sinais de controlo para todos os blocos (Carr_IR, Carr_PC, Incr_PC,Carr_CNT, Decr_CNT, New_val, Bit_id [0,1], Update)

Carr_IRCarr_PCIncr_PC

Carr_CNTDecr_CNT

CLK

CLK

CLK

CLK

New_valBit_id [0,1]Update

CLK

OUT[0..3]

IN[0..3]

L_front, L_back, R_front, R_back (para o controlo dos motores)


Arquitectura do P-LOGO (2)

• Notas:– Cinco bits bastam para o IR– Para simplificar a implementação, assumiremos que o PC

tem apenas oito bits (que implicações é que isto tem?)– O comando dos motores DC é feito da seguinte forma:

Parado A girar A girar Parado

L_front 0 0 1 1

L_back 0 1 0 1

L_front L_back

- + L_front L_back

+ - L_front L_back L_front L_back


Decomposição das instruções• Considerando a instrução FRONT <val>, teremos as

seguintes etapas elementares:– Carregar o IR– Incrementar o PC– Carregar o contador interno com <val>– Enquanto o contador for maior que 0, decrementar o

contador e manter activos os sinais L_front e R_front– Incrementar o PC e passar à instrução seguinte


Diagrama de transição de estados para cada instrução• Para a instrução, FRONT <val>, porque é que o

diagrama de estados apresentado não serve?

CLK

Carr_IR

Incr_PC

Carr_CNT

Cnt_zero CNT é carregado e ocorre a transição

para o estado seguinte ao 2 (qual?)

PC é incrementado (coloca <val> nobarramento de dados)

IR é carregado com o opcode de FRONT

1ª 2ª 3ª 4ªEst. 0 Est. 1 Est. 2 Est. ?

(representam-se para todosos sinais os atrasos devidosaos tempos de propagação)

tempoIncr_PC4

2

/Cnt_zero

/Cnt_zeroL_front, R_front,Decr_CNT

Cnt_zero

Cnt_zero

3

Carr_CNT

1 Incr_PC

0 Carr_IR


Instruções de movimento

Incr_PC, Decr_CNT

4

2

0

/Cnt_zero Cnt_zero

L_front, R_front,Decr_CNT

Cnt_zero/Cnt_zero

3

Carr_CNT

1 Incr_PC

0 Carr_IR

Incr_PC, Decr_CNT

4

2

0

/Cnt_zero Cnt_zero

L_back, R_back,Decr_CNT

Cnt_zero/Cnt_zero

3

Carr_CNT

1 Incr_PC

0 Carr_IR

Incr_PC, Decr_CNT

4

2

0

/Cnt_zero Cnt_zero

L_back, R_front,Decr_CNT

Cnt_zero/Cnt_zero

3

Carr_CNT

1 Incr_PC

0 Carr_IR

Incr_PC, Decr_CNT

4

2

0

/Cnt_zero Cnt_zero

L_front, R_back,Decr_CNT

Cnt_zero/Cnt_zero

3

Carr_CNT

1 Incr_PC

0 Carr_IR

FRONT

BACK

LEFT

RIGHT


Instruções de controlo das saídas, salto e paragem

Carr_IR

1

0

2

/IN[i]

Incr_PC

Incr_PC 3

IN[i]

Carr_PC

Carr_IR

1

0

2 Carr_PC

Incr_PC

Carr_IR0

1

• Controlo das saídas:(SETOUTi, RSTOUTi)

• Salto (JPINi, JP):

• Paragem (HALT):

Carr_IR

1

0

Bit_id[0,1]=i,New_val,Update, Incr_PC

Carr_IR

1

0

Bit_id[0,1]=i,Update, Incr_PC


Implementação do P-LOGO em PALASM• Etapas principais:

– Codificação dos vários blocos da arquitectura apresentada em PALASM

– Verificação funcional por simulação lógica– Programação e colocação em funcionamento

• Questões principais:– Qual o dispositivo a seleccionar?– Como implementar a unidade de descodificação e controlo?


Complexidade da unidade de descodificação e controlo

Número máximo de estados por instrução:

5 (torna necessário pelo menos 3 FF para a codificação de estado)

Entradas internas:

1 (proveniente do contador)

+5 (provenientes do registo de instrução)

+3 (provenientes dos FF que codificam o estado actual)

Entradas externas:

4 (das entradas IN[0…3])

Saídas internas:

9 (Carr_IR, Carr_PC, Incr_PC, Carr_CNT, Decr_CNT, New_val, Bit_id[0,1] e Update)

+3 (para os FF que codificam o estado actual)

Saídas externas:

4 (controlo dos motores)


Secção declarativa;PALASM Design Description;---------------------------- Declaration Segment ------------TITLE LOGO13.PDSPATTERN Micro LOGO para as T/P de MicroprocessadoresREVISION 13 ; como a 12 mas com os diagramas todos corrigidosAUTHOR JMFCOMPANY FEUP/DEECDATE Outubro 1997

CHIP Micro MACH230

PIN 65 CLOCK ; CLOCK INPUTPIN ? RESET ; INPUT - INTERNAL RESETNODE 1 GLOBALPIN ? ST[0..2] REGISTERED ; ESTADOPIN ? D[0..7] ; INPUT - DATA BUS…


A unidade de descodifica-ção e controlo (1)

;---------------------------------- State Segment ------------STATEMEALY_MACHINESTART_UP := POWER_UP -> ZERO

;STATE ASSIGNEMENT

ZERO = /ST[2]*/ST[1]*/ST[0]ONE = /ST[2]*/ST[1]* ST[0]TWO = /ST[2]* ST[1]*/ST[0]THREE = /ST[2]* ST[1]* ST[0]FOUR = ST[2]*/ST[1]*/ST[0]…; TRANSITION EQUATIONS

ZERO := VCC -> ONE

ONE := FRONT -> TWO + BACK -> TWO + LEFT -> TWO…

(Transição de estados)


A unidade de descodifica-ção e controlo (2)

;OUTPUT EQUATIONS

ZERO.OUTF = VCC -> CARR_IR*/INCR_PC*/CARR_PC*/DECR_CNT*/CARR_CNT

*/L_FRONT*/L_BACK*/R_FRONT*/R_BACK

*/NEW_VAL*/BIT_ID[1]*/BIT_ID[0]*/UPDATE

ONE.OUTF = FRONT -> /CARR_IR* INCR_PC*/CARR_PC*/DECR_CNT*/CARR_CNT

*/L_FRONT*/L_BACK*/R_FRONT*/R_BACK…

CONDITIONS

; IR[0..4]=00000 FRONT <VAL>

FRONT = /IR[4]*/IR[3]*/IR[2]*/IR[1]*/IR[0]

FRONTA = /IR[4]*/IR[3]*/IR[2]*/IR[1]*/IR[0]*/CNT_ZERO

FRONTB = /IR[4]*/IR[3]*/IR[2]*/IR[1]*/IR[0]* CNT_ZERO

…

(Equações das saídas)

(Condições)


Registo de instrução

• Diagrama lógico:

• Descrição em PALASM:

0

1

Carr_IR

mux 2:1

D[i]

IR[i]

CLK

D

CLK3

Q

Q

;---------------------------------- Equations Segment ------------EQUATIONS

GLOBAL.RSTF = RESET

IR[0..4] := D[0..4]*CARR_IR + IR[0..4]*/CARR_IR


Registo de programa (PC)


• Descrição em PALASM

1

2

CLK

PC[i]

0,3

2

mux

Incr_PC,Carr_PC

D[i]

PC[0]

PC[i-1]

PC[1] D

CLK

Q

Q

PC[0] := PC[0]*/INCR_PC*/CARR_PC + PC[0]* INCR_PC* CARR_PC

+ D[0]*/INCR_PC* CARR_PC

+ /PC[0]* INCR_PC*/CARR_PC



+ (PC[1] :+: PC[0])* INCR_PC*/CARR_PC



+ (PC[2] :+: (PC[0]* PC[1]))* INCR_PC*/CARR_PC

…


Contador interno

• Diagrama lógico

• Descrição em PALASM

2

0,3

2 CNT[i]

CLK

1

mux

D[i]

Decr_CNT,Carr_CNT

CNT[0]

CNT[i-1]

CNT[1] D

CLK

Q

Q

CNT[0]:= CNT[0]*/DECR_CNT*/CARR_CNT + CNT[0]* DECR_CNT* CARR_CNT

+ D[0]*/DECR_CNT* CARR_CNT

+ /CNT[0]* DECR_CNT*/CARR_CNT

CNT[1]:= CNT[1]*/DECR_CNT*/CARR_CNT + CNT[1]* DECR_CNT* CARR_CNT

+ D[1]*/DECR_CNT* CARR_CNT

+ (CNT[1] :+: /CNT[0])* DECR_CNT*/CARR_CNT

…


Saídas de uso genérico


• Descrição PALASM:

0

1

mux 2:1

OUT[0]

CLK

New_value

Bit_id[0,1]Update

D

CLK3

Q

Q

OUT[0] := UPDATE*/BIT_ID[1]*/BIT_ID[0]* NEW_VAL

+ /(UPDATE*/BIT_ID[1]*/BIT_ID[0])*OUT[0]

OUT[1] := UPDATE*/BIT_ID[1]* BIT_ID[0]* NEW_VAL

+ /(UPDATE*/BIT_ID[1]* BIT_ID[0])*OUT[1]

OUT[2] := UPDATE* BIT_ID[1]*/BIT_ID[0]* NEW_VAL

+ /(UPDATE* BIT_ID[1]*/BIT_ID[0])*OUT[2]

OUT[3] := UPDATE* BIT_ID[1]* BIT_ID[0]* NEW_VAL

+ /(UPDATE* BIT_ID[1]* BIT_ID[0])*OUT[3]


Verificação do projecto

• Secção de simulação (FRONT 7):;---------------------------------- Simulation Segment ------------

SIMULATION

TRACE_ON CLOCK CARR_IR INCR_PC CARR_CNT DECR_CNT CNT_ZERO

L_FRONT R_FRONT OUT[1]

SETF RESET

SETF /RESET

; coloca no barramento de dados o codigo da instrucao FRONT 7

SETF /D[0] /D[1] /D[2] /D[3] /D[4] /D[5] /D[6] /D[7]

CLOCKF CLOCK

; prepara a carga do operando (7) para o contador

SETF D[2] D[1] D[0]

FOR I:=1 TO 10 DO

BEGIN

CLOCKF CLOCK

END

…


Resultados da simulação

• FRONT 7 e SETOUT1:


Implementação sobre uma MACH210

R_BACK PC[5] | R_FRONT . | | | L_BACK PC[6] | | | | | L_FRONT . | | | | | | | OUT[0] | | | | | | | | | .-----'--'--'--'--'--o-----'--'--'--'---. | 4 4 4 4 4 | | 6 5 4 3 2 1 4 3 2 1 0 | PC[7]| 7 39|OUT[1] PC[3]| 8 G V 38|OUT[2] PC[4]| 9 n c 37|OUT[3] RESET|10 d c 36| D[3]|11 35|DEFAULT_CLK Gnd |12 MACH-210 34| Gnd D[1]|13 33|D[4] IN[3]|14 V G 32|D[0] D[7]|15 c n 31| D[6]|16 c d 30| IN[2]|17 29| | 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 | | 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 | '---.--.--.--.--------.--.--.--.--.-----' | | | | | | | | | D[5] | | | | | | | ' IN[1] | | | | | ' D[2] | | | PC[0] IN[0] | PC[2] PC[1]


Uso dos recursos internos da MACH210

*** Device Resource Checks

Available Used Remaining Clocks: 2 1 1 Pins: 38 30 8 -> 78% I/O Macro: 32 16 16 Total Macro: 64 39 25 Product Terms: 256 152 40 -> 84%

MACH-PLD Resource Checks OK!

(…)

|> INFORMATION F050 - Device Utilization.............. *: 80 %


O P-LOGO microprogramadoD[0..7] A[0..7]

IR PC CNT

Descodificação econtrolo deexecução dasinstruções

Código de instruçãoFim de contagem(cnt_zero)

Sinais de controlo para todos os blocos (Carr_IR, Carr_PC, Incr_PC,Carr_CNT, Decr_CNT, New_val, Bit_id [0,1], Update)

Carr_IRCarr_PCIncr_PC

Carr_CNTDecr_CNT

CLK

CLK

CLK

CLK

New_valBit_id [0,1]Update

CLK

OUT[0..3]

IN[0..3]

L_front, L_back, R_front, R_back (para o controlo dos motores)

CLK

Saídas para oexterior (sinais decontrolo internopara os váriosblocos)

Código da instrução(bits mais significativosdo endereço na memória)

memória

…

Contador ascendente(bits menos significativosdo endereço na memória)


Banco da memória para a instrução FRONT <val>

Carr_IR

Endereço (bin.)

00000000

00000001

00000010

00000011

00000100

00000101

00000110

00000111

00001000

1 0 0 0 0 0 0 0

Carr_PCIncr_PC

Carr_CNT

Decr_CNT

Update

0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Bit_id[0]Bit_id[1]

New_valueL_front

L_backR_front

R_back Novainstrução

InstruçãoFRONT <val>

00H

01H

02H

03H

04H

05H

06H

07H

08H

Endereço (hex.)

(5 bits maissignificativosimpostos peloIR[4:0])


Unidade de descodificação e controlo programada

CLKSinais decontrolo

memóriaCódigo da instrução (IR[0..])(bits de endereço mais significativos)

Contador

Cond. BCond. C

Incr

Descodificador

Novo endereço (para saltar)

Selecção do modo de funcionamento

instrução

Cond. A

Cond. D Carr

Codificador

Cond. E(bits de endereçomenos significativos)


Definição das instruções para o P-LOGO

instrução Descrição

Inop ..................................................................................... Nenhum sinal de controlo no estado activoCarr_IR................................................................................ Carrega IR com o código de nova instruçãoCarr_PC............................................................................... Carrega PC com um novo endereçoIncr_PC ............................................................................... Incrementa o PCCarr_CNT............................................................................ Carrega o CNT com o novo <val>Decr_CNT&L_front&R_front ............................................ Deslocamento para a frenteDecr_CNT&L_back&R_back ............................................ Deslocamento para a trásDecr_CNT&L_back&R_front ............................................ Rotação à esquerdaDecr_CNT&L_front&R_back ............................................ Rotação à direitaBit_id[0,1]=00&New_value&Update&Incr_PC ................ Coloca OUT[0] em 1Bit_id[0,1]=01&New_value&Update&Incr_PC ................ Coloca OUT[1] em 1Bit_id[0,1]=10&New_value&Update&Incr_PC ................ Coloca OUT[2] em 1Bit_id[0,1]=11&New_value&Update&Incr_PC ................ Coloca OUT[3] em 1Bit_id[0,1]=00&Update&Incr_PC...................................... Coloca OUT[0] em 0Bit_id[0,1]=01&Update&Incr_PC...................................... Coloca OUT[1] em 0Bit_id[0,1]=10&Update&Incr_PC...................................... Coloca OUT[2] em 0Bit_id[0,1]=11&Update&Incr_PC...................................... Coloca OUT[3] em 0


Implementação micro-programada do P-LOGO

CLK

Carr_IR, Carr_PC,Incr_PC, Carr_CNT,Decr_CNT, Bit_id[0,1],New_value, Update,L_front, L_back,R_front, R_back

memória

Contador

IN[0]IN[1]

Incr

Novo endereço (para saltar)


instrução

Cnt_zero

IN[2] Carr

Codificador

IN[3]

3 bits 3 bits 13 bits

3

MF[2:0]

Código da instrução (IR[4:0])(bits de end[7:3])

(bits deend[2:0])


Modos de funcionamento para o codificador

MF[2] MF[1] MF[0] Incr Carr Modo de funcionamento para o contador

0 0 0 1 0 Incrementa o endereço actual

0 0 1 0 1 Carrega o novo endereço

0 1 0 /CNT_ZERO CNT_ZERO Carrega se CNT_ZERO, senão incrementa

0 1 1 CNT_ZERO /CNT_ZERO Carrega se /CNT_ZERO, senão incrementa

1 0 0 /IN[0] IN[0] Carrega se IN[0], senão incrementa




• Como proceder para manter o endereço actual?

IN[0]IN[1]

Incr

Cnt_zero

IN[2] Carr

Codificador

IN[3]

3

MF[2:0]


Conteúdo da posição 04H da memória para FRONT

CLK

memóriaCódigo da instrução (IR[4:0]) = FRONT (bits de end[7:3] = 00000)

Contador

IN[0]IN[1]

Incr = Cnt_zero

Novo endereço (04H, já que bits_end[7:3] = 00000)


instrução

Cnt_zero

IN[2]Carr = /Cnt_zero

Codificador

IN[3]

100 011 0001000001010

3

MF[2:0] = 011

(bits de end[2:0] = 100)

Endereço actual: 04H(bits_end[7:0] = 00000100)

Sinais de controlo, da esquerda paraa direita: Carr_IR, Incr_PC,Carr_PC, Decr_CNT, Carr_CNT,Update, Bit_id[0,1], New_value,L_front, L_back, R_front, R_back


Conteúdo da posição 05H...

CLK


Contador

IN[0]IN[1]

Incr = 0



instrução

Cnt_zero

IN[2]Carr = 1

Codificador

IN[3]

000 001 00000000000000

3

MF[2:0] = 001

(bits de end[2:0] = 101)


Sinais de controlo, da esquerda paraa direita: Carr_IR, Incr_PC,Carr_PC, Decr_CNT, Carr_CNT,Update, Bit_id[0,1], New_value,L_front, L_back, R_front, R_back


Tabela para o descodifica-dor de instruções

instrução ............................................... Código de instrução (IR[4:0])

Inop ................................................................................................. 00000Carr_IR............................................................................................ 00001Carr_PC........................................................................................... 00010Incr_PC ........................................................................................... 00011Carr_CNT........................................................................................ 00100Decr_CNT&L_front&R_front ........................................................ 00101Decr_CNT&L_back&R_back ........................................................ 00110Decr_CNT&L_back&R_front ........................................................ 00111Decr_CNT&L_front&R_back ........................................................ 01000Bit_id[0,1]=00&New_value&Update&Incr_PC ............................ 01001Bit_id[0,1]=01&New_value&Update&Incr_PC ............................ 01010Bit_id[0,1]=10&New_value&Update&Incr_PC ............................ 01011Bit_id[0,1]=11&New_value&Update&Incr_PC ............................ 01100Bit_id[0,1]=00&Update&Incr_PC.................................................. 01101Bit_id[0,1]=01&Update&Incr_PC.................................................. 01110Bit_id[0,1]=10&Update&Incr_PC.................................................. 01111Bit_id[0,1]=11&Update&Incr_PC.................................................. 10000


Conteúdo da posição 04H da mem com descodificador

CLK


Contador

IN[0]IN[1]

Incr = Cnt_zero



instrução

Cnt_zero

IN[2]Carr = /Cnt_zero

Codificador

IN[3]

100 011 00101

3

MF[2:0] = 011

(bits de end[2:0] = 100)

Todos os restantessinais de controlo em 0


DescodificadorDecr_CNT = 1L_front = 1R_front = 1


Conteúdo da posição 05H… (com descodificador)

CLK


Contador

IN[0]IN[1]

Incr = 0



instrução

Cnt_zero

IN[2]Carr = 1

Codificador

IN[3]

000 001 00000

3

MF[2:0] = 001

(bits de end[2:0] = 101)

Todos os sinaisde controlo em 0Endereço actual: 05H

(bits_end[7:0] = 00000101)

Descodificador


Conclusão

• Objectivo principal do capítulo: Consolidar as noções básicas da arquitectura de uma unidade de processamento central e apresentar o conceito de microprocessador

• Pistas para a continuação do estudo:– Microprocessadores de oito bits– Arquitecturas mais avançadas (> 16 bits)

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Introdução ao Projecto com Sistemas Digitais e Microcontroladores Introdução à arquitectura de microprocessadores - 1 Introdução à arquitectura de microprocessadores