Organização Básica de computadores e linguagem de montagemedson/disciplinas/mc404/2012-1s/slides/mc404_3... · Estrutura do Computador IAS: Controle! Ciclo de busca!! 1) Unidade

Organização Básica de computadores e linguagem de

montagem!

1o Semestre de 2012!

Prof. Edson Borin!

Estrutura de computadores de propósito geral!

Computadores de Propósito Geral!

-  Programar o ENIAC era uma tarefa tediosa e demorada.!

-  Em 1945, projetistas do ENIAC, incluindo John von Neumann, propuseram o “conceito de programa armazenado”. O programa é armazenado na memória, juntamente com os dados.!

-  A idéia também foi concebida por Alan Turing.!

-  De 1946 a 1952, Neumann e seus colegas no Instituto de Estudos Avançados (IAS) de Princeton desenvolveram o computador “IAS”. !

-  O IAS pode ser visto como o protótipo de todos os computadores de propósito geral subseqüentes.!

Computadores de Propósito Geral!

Estrutura do Computador IAS!

Unidade lógica e

aritmética!

Memória!Principal!

Equipamento!de Entrada e

Saída!

Unidade de Controle!

Estrutura do Computador IAS!

Unidade lógica e

aritmética!

Memória!Principal!

Equipamento!de Entrada e

Saída!

Unidade de Controle!

0111101!0101011!0110010!

0100001!0101111!0000100!

Instruções!

Dados! Operações com dados binários: +, -, x, /!

Controle!

Estrutura do Computador IAS: Memória!

Memória Principal!

0! 01000 ... 00101!1! 11011 ... 00110!2! 01001 ... 00111!...! ...!...! ...!

997! 01000 ... 00101!998! 11011 ... 00110!999! 01001 ... 00111!

-  Memória do IAS!

-  1000 palavras de 40 bits!

-  Números e instruções representados na forma binária!

40 bits!

1000 palavras!


Memória Principal!

0! 01000 ... 00101!1! 11011 ... 00110!2! 01001 ... 00111!...! ...!...! ...!

997! 01000 ... 00101!998! 11011 ... 00110!999! 01001 ... 00111!

-  Memória do IAS!

-  1000 palavras de 40 bits!

-  Números e instruções representados na forma binária!

40 bits!

1000 palavras!

Endereços!

Dados ou Instruções!


0 1! 39!

Bit de sinal!

Armazenamento de um Número!

0 ! 39!

Código de!operação!

Palavra para armazenamento de uma instrução!

7!7! 19!20! 28!

Endereço! Código de!operação!

Endereço!

Uni

dade

de

Con

trol

e!Estrutura do Computador IAS: Controle!

Memória!Principal!

MAR! PC!

IR! IBR!

Cicuitos de controle!

Sinais de controle!

...!

Equipamentos de entrada e saída!

Unidade Lógica!e Aritmética!

MBR!

AC! MQ!

Circuitos lógicos e aritméticos!

Estrutura do Computador IAS: Controle!

-  Operação: execução de instruções, uma a uma.!

-  Processo de execução é dividido em dois ciclos:!

1) ciclo de busca: a instrução é lida da memória!

2) ciclo de execução: uma vez lida da memória, a instrução é executada!


Ciclo de busca!!1) Unidade de controle envia o endereço contido em PC (contador do programa) para a memória!2) A memória lê o conteúdo da memória a partir do endereço fornecido.!3) A Unidade de controle move o dado lido para o registrador IR (registrador de instrução)!4) A Unidade de controle incrementa o PC para apontar para a próxima instrução.!


Ciclo de execução!!1) Unidade de controle decodifica a instrução no registrador IR.!2) Se necessário, a unidade de controle lê operandos da memória.!3) A unidade de controle envia sinais para a unidade lógica e aritmética para realizar a operação!4) Se necessário, a unidade de controle escreve o resultado na memória.!


Exemplo: Execução da instrução LOAD M(X)!-  Transfere M(X) para o acumulador!-  acumulador = registrador AC!-  M(X) = conteúdo da memória no endereço X!-  código de operaçao 00000001!

0 !

Código de!operação!

7! 19!

Endereço!

00000001! 000000001100!8!

LOAD M(12)!Transfere o dado no

endereço 12 da memória para o registrador AC.!

Uni

dade

de

Con

trol

e!Exemplo LOAD M(X): Ciclo de Busca!

0!


Sinais de controle!

...!




00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

Uni

dade

de

Con

trol


0! 0!


Sinais de controle!

...!




00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

UC move o endereço da instrução (em PC) para MAR (Memory

Address Register).!

Uni

dade

de

Con

trol


0! 0!


Sinais de controle!

...!




00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

A UC envia um sinal de controle para a memória requisitando a leitura do

endereço em MAR!

Uni

dade

de

Con

trol


0!


Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0!

A Memória lê o dado e o envia para o registrador

MBR (Memory Buffer Register)!

Uni

dade

de

Con

trol


0!

00..001!


Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0!

A UC transfere o código de operação da instrução lida da memória para o registrador

de instruções (IR)!

Uni

dade

de

Con

trol


1!

00..001!


Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0!

A UC incrementa o PC para apontar para a próxima

instrução.!

Exemplo LOAD M(X): Ciclo de Busca!

-  Ciclo de busca completo!

-  O código da instrução a ser executada está em IR!

-  PC aponta para a próxima instrução!

-  Vamos ver o ciclo de execução!

Uni

dade

de

Con

trol

e!Exemplo LOAD M(X): Ciclo de Execução!

1!

00..001!


Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0!

A UC decodifica a operação em IR e descobre a operação

LOAD M(X)!

Uni

dade

de

Con

trol


1!

00..001!

Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0.1100!

A UC copia os 12 bits de endereço da instrução (bits11 a 19) para o registrador MAR!


Uni

dade

de

Con

trol


1!

00..001!

Sinais de controle!

...!



00...100!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0.1100!


A UC envia um sinal de controle para a memória requisitando a leitura do

endereço em MAR!

Uni

dade

de

Con

trol


1!

00..001!

Sinais de controle!

...!




00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0.1100!


11...111!A Memória lê o dado e o envia para o registrador

MBR (Memory Buffer Register)!

Uni

dade

de

Con

trol


1!

00..001!

Sinais de controle!

...!



11...111!


00000001! 000000001100!

Memória!Principal!

0!1!...!

999!

PC!MAR!

IBR!IR!

MBR!

MQ!AC!

0.1100!


11...111!

A UC envia sinais para a unidade lógica e

aritmética (ULA) copiar o valor de MBR para o

registrador AC.!

Exemplo LOAD M(X): Ciclo de Execução!

-  Ciclo de execução completo!

-  O conteúdo da memória no endereço 12 foi copiado para o registrador AC.!

-  A próxima instrução pode ser executada a partir do ciclo de busca.!

Estrutura do Computador IAS: Exercício!

-  A instrução ADD M(X) soma o valor na posição X da memória com o valor do registrador AC e grava o resultado no registrador AC.!

1)  Qual a diferença entre o ciclo de busca desta instrução e o ciclo de busca da instrução LOAD M(X)?!

2)  Descreva o ciclo de execução da instrução ADD M(X).!

Conceitos Básicos: Linguagens de Programação!

Leitura!!-  Capítulo 2.1 do livro do Stallings

(Arquitetura e Organização de Computadores)!

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