MICROPROCESSADORES E M jwilson/pdf/1_Micro_Parte_1_(Conceitos_Gerais).pdf · 7 Nerys 7 Microprocessadores…

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  • Universidade Federal de GoisEscola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

    1Prof. Jos Wilson Lima Nerys 1 Microprocessadores

    MICROPROCESSADORES E

    MICROCONTROLADORES

    Jos Wilson Lima Nerys

    Pgina: www.emc.ufg.br/~jwilson

    Emails: jwlnerys@gmail.com e jose_wilson_nerys@ufg.br

    Parte 1

    mailto:jwlnerys@gmail.com

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    2Prof. Jos Wilson Lima Nerys 2 Microprocessadores

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    3Prof. Jos Wilson Lima Nerys 3 Microprocessadores

    There are 10 types of people in the world: Those who know binary and those

    who dont.

    Three logicians walk into a bar. The bartender asks Do all of you want a drink?

    The first logician says I dont know. The second logician says I dont know.

    The third logician says Yes!

    Why do engineers confuse Halloween and Christmas? Because Oct 31 = Dec 25

    The programmers wife tells him: Run to the store and pick up a loaf of bread. If

    they have eggs, get a dozen.

    The programmer comes home with 12 loaves of bread.

    A logicians wife is having a baby. The doctor immediately hands the newborn to

    the dad. His wife asks impatiently: So, is it a boy or a girl ?

    The logician replies: yes.

    A programmers wife sends him to the store and says get some bread, and

    while youre there pick up some eggs The programmer never returns.

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    4Prof. Jos Wilson Lima Nerys 4 Microprocessadores

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    5Prof. Jos Wilson Lima Nerys 5 Microprocessadores

    Linha do Tempo

    baco

    (4000 ac)

    Octograma

    chins

    (4000 ac)

    Logaritmo

    John Napier

    Tabela de

    Logaritmo

    (1614)

    Calculadora

    de 4 funes

    de Leibniz

    (1671)

    Computadores

    Z1, Z2 e Z3

    (1936)

    Mquina de

    diferenas e

    Analtica

    (Babbage)

    (1822)

    Pascaline

    Calculadora de

    Blaise Pascal

    (1642)

    Tear automtico

    com carto

    perfurado

    (1801)

    Computador

    Colosso

    Vlvulas

    (Alan Turing)

    (1943)

    Mquina de

    Von Newman

    Programa

    armazenado

    (1946)

    IBM 7090

    Transistores

    Fortran

    Cobol

    Pascal

    (1960)

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    6Prof. Jos Wilson Lima Nerys 6 Microprocessadores

    Linha do Tempo

    4004

    4 bits

    (1971)

    8008

    8 bits

    (1972)

    8080

    8 bits

    (1974)

    8086

    16 bits

    (1978)

    8051

    8 bits

    (1980)

    Atmel

    AVR

    8 bits

    (1996)

    Pentium 200MMX

    64 bits

    (1997)

    Raspberry pi

    (ARM)

    32 bits

    (2011)

    8085

    8 bits

    (1976)

    8088

    16 bits

    (1979)

    PIC

    8 bits

    (1985)

    Arduno

    (Atmel AVR)

    8 bits

    (2005)

    ARM

    32 bits

    (1983)

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    7Prof. Jos Wilson Lima Nerys 7 Microprocessadores

    Evoluo dos Processadores

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    8Prof. Jos Wilson Lima Nerys 8 Microprocessadores

    Evoluo dos Processadores

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    9Prof. Jos Wilson Lima Nerys 9 Microprocessadores

    Evoluo do

    microprocessadores

    Microprocessador 8085

    8 bits, 5 MHz,

    3600 transistores

    1976

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    10Prof. Jos Wilson Lima Nerys 10 Microprocessadores

    Quantidade de Transistores

    8085 (1976) 3.600 transistores (5 MHz)

    370.000 instrues/segundo

    8 bits.

    Dual Core (2007): 820 milhes de transistores

    53.000 milhes de instrues/segundo

    64 bits. Tecnologia: 45 nm. 3,33 GHz

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    11Prof. Jos Wilson Lima Nerys 11 Microprocessadores

    Quantidade de Transistores e Memria

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    12Prof. Jos Wilson Lima Nerys 12 Microprocessadores

    Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 01 nibble

    Menor valor positivo 0 0 0 0 0

    0 0 0 1 1

    0 0 1 0 2

    0 0 1 1 3

    Maior valor positivo 1 1 1 1 15

    Capacidade: 24 = 16 nibbles

    Decimal

    0

    1

    2

    3

    F

    Hexa

    Nmero de bits dos Registradores

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    13Prof. Jos Wilson Lima Nerys 13 Microprocessadores

    +

    -

  • Universidade Federal de GoisEscola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

    14Prof. Jos Wilson Lima Nerys 14 Microprocessadores

    Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 41 byte

    Menor valor positivo 0 0 0 0 0 0 0 0

    0 0 0 0 0 0 0 1

    0 0 0 0 0 0 1 0

    0 0 0 0 0 0 1 1

    Maior valor positivo 1 1 1 1 1 1 1 1

    0

    1

    2

    3

    255

    Decimal

    Capacidade: 28 = 256 bytes

    00

    01

    02

    03

    FF

    Hexa1 byte = 8 bits

    Intervalo dos valores positivos e negativos (notao com sinal):

    0 a 127 = 00h a 7Fh

    -1 a -128 = FFh a 80h

    Nmero de bits dos Registradores

  • Universidade Federal de GoisEscola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

    15Prof. Jos Wilson Lima Nerys 15 Microprocessadores

    Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12

    1 word = 16 bits

    Intervalo dos valores positivos

    0 0 0 0 0 0 0 0

    0 0 0 0 0 0 0 1

    0 0 0 0 0 0 1 0

    0 0 0 0 0 0 1 1

    1 1 1 1 1 1 1 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

    1 1 1 1 1 1 1 1

    Capacidade: 216 = 65.536 words

    Intervalo dos valores positivos: 0 a 65.535 = 0000h a FFFFh

    Intervalo dos valores positivos e negativos (notao com sinal):

    0 a 32.767 = 0000h a 7FFFh

    -1 a -32.768 = FFFFh a 8000h

    Nmero de bits dos Registradores

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    16Prof. Jos Wilson Lima Nerys 16 Microprocessadores

    Nmero de bits dos Registradores

    double word = 32 bits

    Intervalo dos valores positivos: 0 a 4.294.967.295 = 0000 0000h a FFFF FFFFh

    Capacidade: 232 = 4.294.967.296 double-words

    Intervalos considerando nmeros com sinal:

    Intervalo positivo: 0 a 2.147.483.647 = 0000 0000 a 7FFF FFFFh

    Intervalo negativo: -1 a -2.147.483.648 = FFFF FFFF a 8000 0000h

    Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8

    Bit 23 Bit22 Bit 21 Bit20 Bit 19 Bit18 Bit17 Bit 16Bit 31 Bit 30 Bit 29 Bit 28 Bit 27 Bit 26 Bit 25 Bit 24

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    17Prof. Jos Wilson Lima Nerys 17 Microprocessadores

    Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

    Quantidade de Transistores

    2 transistores por bit

    Quanto maior o nmero

    de transistores, maior a

    quantidade possvel de

    registradores

    Aumento no desempenho

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    18Prof. Jos Wilson Lima Nerys 18 Microprocessadores

    Frequncia de Clock

    Ano Processador Frequncia de ClockTecnologia

    (tamanho transistor)

    1971 4004 108 kHz 10 m

    1972 8008 200 kHz

    1976 8085 5 MHz

    1978 8086 5 a 10 MHz

    1979 8088 5 a 10 MHz

    1989 80486 25 a 50 MHz

    1997 Pentium II 450 MHz 0,25 m

    1999 Pentium III 500 MHz at 1,2 GHz 0,25 m

    2004Pentium 4 (Prescott)

    4 GHz 90 nm

    2007 Core 2 3,33 GHz 45 nm

    2010 Core i5 3,33 GHz 32 nmA

    um

    ento

    do d

    esem

    penho

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    19Prof. Jos Wilson Lima Nerys 19 Microprocessadores

    ndice de Desempenho de um Microprocessador(velocidade de processamento)

    1. Aumento da frequncia de clock

    2. Aumento do nmero interno de bits

    3. Aumento do nmero externo de bits

    4. Aumento da capacidade e velocidade da memria cache

    5. Reduo do nmero de ciclos para execuo de cada instruo

    6. Execuo de instrues em paralelo

    =

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    20Prof. Jos Wilson Lima Nerys 20 Microprocessadores

    Aumento de Clock

    O sinal de clock responsvel pelo sincronismo entre as unidades de

    processamento internas ao microprocessador e pelas unidades

    externas. Quanto maior a frequncia de clock mais rpido o

    processamento. No entanto, no se pode aumentar de forma

    indefinida essa frequncia. Isso pode causar falhas de

    processamento e sobreaquecimento. O aumento depende de

    pesquisas com o objetivo de reduzir o tamanho dos componentes

    bsicos do microprocessador e aumento da quantidade de

    componentes, sem perda de estabilidade no funcionamento.

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    21Prof. Jos Wilson Lima Nerys 21 Microprocessadores