ProjetosProjetosInstrumentaçãInstrumentaçã

ooProf. ArnaldoProf. ArnaldoI. I. C. A. I. I. C. A. && I. T. I. T.Tech. ConsultantTech. Consultant

ProjetosProjetosInstrumentaçãoInstrumentação

IndustrialIndustrialCONTEXTOSCONTEXTOS

Instrumentação IndustrialInstrumentação Industrial - - Atuação Técnica Atuação Técnica Op.Op.

• ProjetoProjeto: Detalhamento Básico & Específico dos Sistemas, : Detalhamento Básico & Específico dos Sistemas, Máquinas, Equipamentos, Dispositivos, Instrumentos, Máquinas, Equipamentos, Dispositivos, Instrumentos, Válvulas, Atuadores, Sensores, Mídias Op. & Acessórios Válvulas, Atuadores, Sensores, Mídias Op. & Acessórios ;;

• EspecificaçãoEspecificação: Definição & Descrição de Características : Definição & Descrição de Características Físicas, Funcionais & de Segurança dos Elementos Op. Físicas, Funcionais & de Segurança dos Elementos Op. ;;

• FabricaçãoFabricação: Construção & Produção dos Elementos : Construção & Produção dos Elementos ;;• VendasVendas: Marketing & Comercialização de Elementos : Marketing & Comercialização de Elementos ;;• MontagemMontagem, , ConfiguraçãoConfiguração, , TestesTestes, , Ajustes Op.Ajustes Op., ,

ComissionamentoComissionamento, , AceitaçãoAceitação & & Certificação TécnicaCertificação Técnica: : Instalação Normatizada & Correta dos Elementos nos Instalação Normatizada & Correta dos Elementos nos Locais de Trabalho, para que Operem Conforme Projeto Locais de Trabalho, para que Operem Conforme Projeto ;;

• OperaçãoOperação: Eventos & Tarefas de Sensoriamento, Medição, : Eventos & Tarefas de Sensoriamento, Medição, Monitoramento & Supervisão de Desempenho Op. dos Monitoramento & Supervisão de Desempenho Op. dos Elementos, Bem Como, as Ações Corretivas Necessárias Elementos, Bem Como, as Ações Corretivas Necessárias que Garantam Tecnicamente os Níveis de E.P.Q.C.D.S.C-B. que Garantam Tecnicamente os Níveis de E.P.Q.C.D.S.C-B. Esperados para o(s) Processo(s) Op. Envolvido(s) Esperados para o(s) Processo(s) Op. Envolvido(s) ;;

• ManutençãoManutenção: Assistência Técnica & Reparos de Elementos : Assistência Técnica & Reparos de Elementos com Operação Fora de Norma ou Inoperantes, Ajustes & com Operação Fora de Norma ou Inoperantes, Ajustes & Calibrações Op., Caso os Resultados Metrológicos Exijam Calibrações Op., Caso os Resultados Metrológicos Exijam ;;

Instrumentação IndustrialInstrumentação Industrial - - Categorização FuncionalCategorização Funcional• SensoriamentoSensoriamento: Detecção & Identificação da Variável Op. : Detecção & Identificação da Variável Op. ;;• MediçãoMedição: Quantificação dos Valores desta Variável Op. : Quantificação dos Valores desta Variável Op. ;;• CondicionamentoCondicionamento: Adequação & Otimização Técnica das : Adequação & Otimização Técnica das

Sinalizações & Valores de Medição Já Obtidos Sinalizações & Valores de Medição Já Obtidos ;;• IndicaçãoIndicação: Amostragem do Valor Instantâneo da Variável : Amostragem do Valor Instantâneo da Variável ;;• RegistroRegistro: Apresentação &/ou Armazenamento dos Valores : Apresentação &/ou Armazenamento dos Valores

Históricos &/ou em Tempo Real da Variável Históricos &/ou em Tempo Real da Variável ;;• ControleControle: Técnicas Op. que Possam Garantir que Todos : Técnicas Op. que Possam Garantir que Todos

Valores Obtidos para Variável Serão Iguais ou os Mais Valores Obtidos para Variável Serão Iguais ou os Mais Próximos Possíveis dos Valores Normatizados Desejados Próximos Possíveis dos Valores Normatizados Desejados ;;

• AlarmeAlarme & & IntertravamentoIntertravamento: Geração de Sinalizações de : Geração de Sinalizações de Atenção &/ou Perigo, em Certas Condições &/ou Situações Atenção &/ou Perigo, em Certas Condições &/ou Situações Técnicas Op., que Permitirão Ações de Interferência Op. Técnicas Op., que Permitirão Ações de Interferência Op. Externa ( Operador &/ou Sistema Automatizado ) Visando Externa ( Operador &/ou Sistema Automatizado ) Visando Segurança das Pessoas, Processos &/ou Instalações Segurança das Pessoas, Processos &/ou Instalações ;;

• TranscepçãoTranscepção: Envio / Recebimento Remoto &/ou Local das : Envio / Recebimento Remoto &/ou Local das Informações &/ou Dados Referentes às Medições Feitas Informações &/ou Dados Referentes às Medições Feitas ;;

Instrumentação IndustrialInstrumentação Industrial - - Dialética Op.Dialética Op.• Real Físico Real Físico ouou Virtual Representativo Virtual Representativo (( Sinóptico Sinóptico ))• ManualManual,, Portátil Portátil,, Embarcado Embarcado ouou Fixo Fixo

• ProcessoProcesso,, ElementoElemento,, PainelPainel,, ConsoleConsole ouou S. P. I.S. P. I.

• MecânicoMecânico,, PneumáticoPneumático ouou EletroeletrônicoEletroeletrônico• AutoAuto--AlimentadoAlimentado,, Alimentação ExternaAlimentação Externa &/ou&/ou

Sem Necessidade Sem Necessidade dede Alimentação E.E. Alimentação E.E. ouou Outras Outras• DiscretoDiscreto,, AnalógicoAnalógico &/ou&/ou DigitalDigital Com Relação àsCom Relação às

TecnologiasTecnologias,, Grandezas VariáveisGrandezas Variáveis,, SinalizaçõesSinalizações,, Princípios Op.Princípios Op.,, MostradoresMostradores &/ou&/ou DisplaysDisplays

• DumbDumb,, SmartSmart,, ProgramávelProgramável ouou Ubíquo PervasivoUbíquo Pervasivo• Montagem Op. ModularMontagem Op. Modular ou doou do Tipo IntegralTipo Integral• Operação DedicadaOperação Dedicada ouou Compartilhada Compartilhada

• Controle Op. CentralizadoControle Op. Centralizado ouou DistribuídoDistribuído

Instrumentação IndustrialInstrumentação Industrial - - TiposTipos de de ProjetosProjetos• Elementos SensoresElementos Sensores // Medidores BásicosMedidores Básicos• InstrumentosInstrumentos dede Medidas Grandezas Op.Medidas Grandezas Op.• EquipamentosEquipamentos ouou Dispositivos MedidoresDispositivos Medidores

&/ou&/ou Monitores Monitores dede Grandezas Op.Grandezas Op. (( FixosFixos,, ManuaisManuais,, Portáteis Portáteis,, Embarcados Embarcados ))• SistemasSistemas parapara SensoriamentoSensoriamento,, MediçãoMedição,,

TratamentoTratamento,, ConversãoConversão, , TxTx//RxRx, , ControleControle,, ArmazenamentoArmazenamento,, MonitoramentoMonitoramento,, SupervisãoSupervisão && Gerenciamento Op.Gerenciamento Op. dede Processos IndustriaisProcessos Industriais ImplantadosImplantados comcom TopologiasTopologias dede Redes DistribuídasRedes Distribuídas ( em( em Centros Op. Centros Op. IntegradosIntegrados ouou NãoNão ))

ModosModosControleControleFuncionalFuncional

Nos Nos SistemasSistemas para para SensoriamentoSensoriamento, , AquisiçãoAquisição, , MediçãoMedição, , TratamentoTratamento, , TransduçãoTransdução, , TranscepçãoTranscepção,,MonitoramentoMonitoramento,, ControleControle, , SupervisãoSupervisão & também& também

GerenciamentoGerenciamento de de Processos IndustriaisProcessos Industriais sãosãoEmpregadasEmpregadas TécnicasTécnicas para que as para que as GrandezasGrandezas

VariáveisVariáveis, seus , seus ParâmetrosParâmetros & & ValoresValores EnvolvidosEnvolvidos, ,

sejam sejam MantidosMantidos sob sob Índices Referenciais Pré-Índices Referenciais Pré-AjustadosAjustados, a partir de , a partir de ModelagensModelagens & & AlgoritmosAlgoritmos que que ImplementamImplementam Seqüências Op.Seqüências Op. de de FunçõesFunções, , ComandosComandos, , AçõesAções & & Comportamentos Técnicos Comportamentos Técnicos capazes de capazes de PermitiremPermitirem AcompanharAcompanhar, , CompararComparar, , ExecutarExecutar, , AlterarAlterar & & OtimizarOtimizar, em , em Tempos ReaisTempos Reaisou ou NãoNão, , TODASTODAS asas Variações TécnicasVariações Técnicas PossíveisPossíveis

EnvolvidasEnvolvidas nos nos ContextosContextos destes destes ProcessosProcessos ;;

Sistemas de Controle em Malha Sistemas de Controle em Malha AbertaAberta

Processos Produtivos ContínuosProcessos Produtivos ContínuosOperadorOperador( Início )( Início )

AtuadoresAtuadoresFuncionaisFuncionais

SistemaSistemaControleControle

MediçãoMedição ProcessosProcessosProdutivosProdutivos

IndicaçãoIndicação

Matérias PrimasMatérias Primas

ProdutosProdutos

Set PointsSet PointsComandosComandosFuncionaisFuncionais

Ações Op.Ações Op.CorreçõesCorreções

TécnicasTécnicasControleControle

&/ou&/ouAjustes Op.Ajustes Op.

SSEENNSSOORR

TTRRAANNSSDDUUTTOORR

TTRRAANNSSMMIISSSSOORRMemóriaMemória

TemperaturaTemperaturaDesejadaDesejada

Técnicas deTécnicas deSensoriamentoSensoriamento

& Medição& Medição

Técnicas deTécnicas deControleControle

AutomáticoAutomático

ProcessoProcessoOperacionalOperacional

Set PointSet Point

Variável ManipuladaVariável Manipulada Variável ControladaVariável ControladaTemperaturaTemperatura

FeedbackFeedbackLoopLoop

Malha Fechada paraMalha Fechada paraControle de TemperaturaControle de Temperatura

ContatorContatorAcionadorAcionador

InterruptoresInterruptoresDigi SwitchesDigi Switches

ResfriadorResfriadorVentiladorVentilador

VálvulaVálvula

TermômetroTermômetroTermistorTermistorNTC / PTCNTC / PTCTermoparTermopar

Pirômetro IRPirômetro IR

Vazão, Pressão, Nível, PH, ... emVazão, Pressão, Nível, PH, ... emAr, Gases, H2O, Líquidos, Metais, ...Ar, Gases, H2O, Líquidos, Metais, ...

ElementosElementosFinais deFinais deControleControle

EntradasEntradasSaídasSaídas

PlantasPlantas, , SistemasSistemas, , ProcessosProcessos &/ou &/ou Eventos Op.Eventos Op. a serem a serem MonitoradosMonitorados &/ou &/ou ControladosControlados devem devem

PossuirPossuir como como Critérios Técnicos ImportantesCritérios Técnicos Importantes ::• Especificações Especificações dede Desempenho Funcional Desempenho Funcional• ÍndicesÍndices dede PrecisãoPrecisão,, ExatidãoExatidão && Eficiência Op.Eficiência Op.• Níveis Níveis dede Rejeição Rejeição aa Distúrbios Técnicos Op. Distúrbios Técnicos Op.• RespostasRespostas dede Regimes EstacionáriosRegimes Estacionários && TransitóriosTransitórios• Níveis Níveis dede Intercorrências Intercorrências dosdos Regimes Funcionais Regimes Funcionais• NíveisNíveis dede SensibilidadeSensibilidade àsàs Alterações TécnicasAlterações Técnicas das das GrandezasGrandezas,, ParâmetrosParâmetros && Características Op.Características Op.• Maximização Maximização dosdos Índices Índices dede Custo Custo--BenefícioBenefício• FacilidadesFacilidades parapara UpgradingUpgrading && Otimização Op.Otimização Op.

CaracterísticasCaracterísticas dos dos ProjetosProjetos ---- Check ListCheck List( ( ANÁLISE TÉCNICA INICIAL DIRECIONADAANÁLISE TÉCNICA INICIAL DIRECIONADA ) )

• Escolha AdequadaEscolha Adequada dosdos SensoresSensores de de MediçãoMedição• Opções CorretasOpções Corretas dosdos Atuadores FuncionaisAtuadores Funcionais• Desenvolvimento AdequadoDesenvolvimento Adequado dasdas ModelagensModelagens

dede Controle FuncionalControle Funcional & seus & seus Regimes Op.Regimes Op. • ProjetoProjeto &/ou &/ou EscolhaEscolha do(s)do(s) ControladorControlador((eses) para ) para

as as ModelagensModelagens & & CritériosCritérios dede Controle Op.Controle Op.• Avaliação CorretaAvaliação Correta do do ProjetoProjeto porpor SimulaçõesSimulações & &

JigasJigas de de TestesTestes dosdos Sistemas Controle Op.Sistemas Controle Op.• RepetiçõesRepetições dasdas SimulaçõesSimulações & & TestesTestes, no caso de , no caso de

Resultados Iniciais Não SatisfatóriosResultados Iniciais Não Satisfatórios• Padronização TécnicaPadronização Técnica dos dos NíveisNíveis de de ExatidãoExatidão, ,

PrecisãoPrecisão & dos & dos ÍndicesÍndices E.E. P.P. Q.Q. C.C. D.D. C-B.C-B.

PROJETOSPROJETOSHierarquiaHierarquia

dede SoluçõesSoluções

Atualmente, Atualmente, ExistemExistem VariadasVariadas Soluções TécnicasSoluções TécnicasHierárquicas FuncionaisHierárquicas Funcionais OferecidasOferecidas no no MercadoMercado

para para ProjetosProjetos de de ControleControle & & Automação Op.Automação Op. de deProcessosProcessos que que UsamUsam Instrumentação IndustrialInstrumentação Industrial, , Modos Op.Modos Op., , CalibraçõesCalibrações, , AjustesAjustes, , CertificaçõesCertificações, , ComissionamentosComissionamentos & & UpgradingsUpgradings como como NúcleosNúcleos

dede Controle Técnico Funcional ProdutivoControle Técnico Funcional Produtivo : :

►► Industrial Processing SystemsIndustrial Processing Systems ( ( Ind. PCsInd. PCs ))►► Programmable Automation CTRL.Programmable Automation CTRL. ( ( PACsPACs ))►► Programmable Logic ControllersProgrammable Logic Controllers ( ( PLCsPLCs ))►► Chip SetChip Set // ASICASIC // FPGAFPGA // CPLDCPLD I.C.sI.C.s►► Microcontroller I.C.sMicrocontroller I.C.s ( ( M.C.U.sM.C.U.s ou ou μμCt’sCt’s ))► ► Digital Signal ProcessorsDigital Signal Processors ( ( DSPsDSPs ))► ► Analog Discrete ControllersAnalog Discrete Controllers ( ( ADCsADCs ))

Desenvolvimento Desenvolvimento && Implementação Implementação dede Projetos Embarcados Projetos Embarcados ouou Fixos Fixos a partira partir

dede Circuitos Eletroeletrônicos Circuitos Eletroeletrônicos

SEMSEM Projeto Projeto Específico de Específico de

Dispositivos Op.Dispositivos Op.de Set Hardwarede Set Hardware

CTRLCTRLChipChipSetsSets

Sistemas Sistemas DedicadosDedicados

ProgramáveisProgramáveis(( μμCT’s CT’s / / DSPs DSPs

))

S . P .S . P .Info.’sInfo.’s

(( PCs PCs,, PACs PACs && CLPs CLPs ))

DispositivosDispositivosControle Controle

PersonalizáveiPersonalizáveiss

(( FPGAs FPGAs // CPLDs CPLDs ))

Dispositivos Dispositivos Projetados Projetados &&Fabricados Fabricados

sob sob Encomenda Encomenda

ASIC ASIC (( Gate-Arrays Gate-Arrays

// Std. Cells Std. Cells ))Maior Dedicação Op., Menor Pd(W),

Maior Sigilo de Projeto, Maiores Custos

Diminuição da Complexidade de ProjetoDiminuição da Complexidade de Projeto,, Maiores Maiores FopsFops

COMCOM Projeto Projeto Específico de Específico de

Dispositivos Op.Dispositivos Op.de Set Hardwarede Set Hardware

• APMAPM• Analog DevicesAnalog Devices• ARMARM• AtmelAtmel• BroadcomBroadcom• Cypress MicroSystemsCypress MicroSystems• Dust NetworksDust Networks• Freescale SemiconductorFreescale Semiconductor• FujitsuFujitsu• HoltekHoltek• InfineonInfineon• IntelIntel• Microchip TechnologyMicrochip Technology• MicrosemiMicrosemi• National SemiconductorNational Semiconductor

• NXPNXP• NECNEC• NuvotonNuvoton• On SemiconductorOn Semiconductor• Parallax Inc.Parallax Inc.• Renesas Tech. Corp.Renesas Tech. Corp.• SamsungSamsung• Silicon LaboratoriesSilicon Laboratories• STMicroelectronicsSTMicroelectronics• Texas InstrumentsTexas Instruments• ToshibaToshiba• Triad SemiconductorTriad Semiconductor• Western Design CenterWestern Design Center• ZiLOGZiLOG

Principais Fabricantes Mundiais Principais Fabricantes Mundiais dede C. I.s C. I.s μμCT’sCT’spara para Mais Diversas Soluções Mais Diversas Soluções && Aplicações Op. Aplicações Op.

C. I.s C. I.s μμCT’s ATMELCT’s ATMEL©©Exemplos de Exemplos de

EncapsulamentosEncapsulamentos

Aplicações AutomotivasAplicações AutomotivasGerenciamento EnergiaGerenciamento EnergiaAcesso Op. & MultimeiosAcesso Op. & MultimeiosRede Controle Op.Rede Controle Op.Controle de FunçõesControle de FunçõesMotorização & CombustívelMotorização & CombustívelResidênciasResidências && EdifíciosEdifíciosVigilância & SegurançaVigilância & SegurançaProteção contra IncêndiosProteção contra IncêndiosRecursos para ConfortoRecursos para ConfortoEnergia SustentávelEnergia SustentávelRefrigeraçãoRefrigeraçãoCozinhaCozinhaPiscina & LimpezaPiscina & LimpezaMotorizaçõesMotorizaçõesInternet, LANs & MultimeiosInternet, LANs & MultimeiosAutomação IndustrialAutomação IndustrialHMIs & Painéis Op.HMIs & Painéis Op.PACs, PLCs & Módulos I/OPACs, PLCs & Módulos I/OSensoriamento & MediçãoSensoriamento & MediçãoInstrumentação & ControleInstrumentação & ControleComunicação IndustrialComunicação Industrial

Aplicações CirúrgicasAplicações Cirúrgicas,, MédicasMédicas,, DiagnósticosDiagnósticos&& SaúdeSaúdeSistemas de IgniçãoSistemas de Ignição &&Controle de IluminaçãoControle de IluminaçãoEletrônica MóvelEletrônica MóvelCell Mobiles & SmartphonesCell Mobiles & SmartphonesNotepads, Tablets & Notepads, Tablets &

NotebooksNotebooksCamcoders, Game ConsolesCamcoders, Game ConsolesPortable Audio PlayersPortable Audio PlayersNet DevicesNet Devices && PeripheralsPeripheralsI/O DevicesI/O DevicesMass Storage DevicesMass Storage DevicesProcessing Op. AccessoriesProcessing Op. AccessoriesI. T. Net Comm. & Telecomm.I. T. Net Comm. & Telecomm.Smart EnergySmart EnergyMedidores de Energia, Água & GásMedidores de Energia, Água & GásEquipamentos de Proteção & ManobraEquipamentos de Proteção & ManobraConcentradores de FunçõesConcentradores de FunçõesEquipamentos & Dispositivos PoEEquipamentos & Dispositivos PoEEletrônica IndustrialEletrônica Industrial && PotênciaPotência

ExemplosExemplosdede

AplicaçõesAplicaçõesFuncionaisFuncionais

Efficient Energy Power Supply Efficient Energy Power Supply SolutionsSolutions

•• Periféricos ( Printers, Game Consoles, ... ) Periféricos ( Printers, Game Consoles, ... ) •• Solid State Lighting ( LEDs ) Solid State Lighting ( LEDs ) •• Digital Flat Digital Flat TVsTVs•• PCs, Notebooks, Tablets, Pads, PCs, Notebooks, Tablets, Pads, Smartphones, ...Smartphones, ...

Efficient Energy Power Supply Efficient Energy Power Supply SolutionsSolutions

650 Wrms Power Supply650 Wrms Power Supply (( ≥ ≥ 85% 85% EfficientEfficient ))

μμCT’sCT’sArquiteturas Arquiteturas

FuncionasFuncionas

Inúmeras OpçõesInúmeras Opções das das Arquiteturas FuncionaisArquiteturas Funcionais dos dos C. I.s C. I.s μμCT’sCT’s OfertadasOfertadas aos aos MercadosMercados dosdos

ProjetosProjetos & & AplicaçõesAplicações Baseiam-seBaseiam-se nas nas Soluções Soluções ““HARVARDHARVARD” & “” & “Von NEUMANNVon NEUMANN” & seus ” & seus Códigos Códigos ProgramáveisProgramáveis R. I. S. C.R. I. S. C., , C. I. S. C.C. I. S. C. & & C.R.I.S.C.C.R.I.S.C., , Implementando-seImplementando-se Diversificadas VertentesDiversificadas Vertentes de deMelhoramentos TécnicosMelhoramentos Técnicos nas nas Estruturas Op.Estruturas Op. de deHardwareHardware &/ou &/ou FirmwareFirmware para para ProcessamentosProcessamentos

SeqüenciaisSeqüenciais &/ou &/ou ParalelosParalelos das das TraduçõesTraduções, , MontagensMontagens, , CompilaçõesCompilações, , Inter-Relações Op.Inter-Relações Op.,,InterpretaçõesInterpretações, , CorreçõesCorreções, , EndereçamentosEndereçamentos, ,

TemporizaçõesTemporizações,, ExecuçõesExecuções, , OtimizaçõesOtimizações, , UpgradingsUpgradings, , ConfiguraçõesConfigurações, , InterfaceamentosInterfaceamentos, ,

TransferênciasTransferências &/ou &/ou ArmazenamentosArmazenamentos dos dos Sinais E. E.Sinais E. E., , CodificaçõesCodificações & & BasesBases de de Dados Op.Dados Op.

μμCT’sCT’sVon NeumannVon Neumann

xx HarvardHarvard

Arquitetura Op. Von NeumannArquitetura Op. Von Neumann ( ( PrincetonPrinceton ) )▲ ▲ Único BusÚnico Bus para para BuscarBuscar de de InstruçõesInstruções na na

Memória de ProgramaMemória de Programa & & TambémTambém para paraAcessarAcessar, , EscreverEscrever ou ou LerLer Conteúdos Op.Conteúdos Op.

nas nas EstruturasEstruturas da da Memória de DadosMemória de Dados ; ;

▲ ▲ Arquitetura SerialArquitetura Serial DesenvolvidaDesenvolvida para paraOperarOperar Conjuntos ComplexosConjuntos Complexos de de CódigosCódigos

de de InstruçõesInstruções com com Tempos de ExecuçãoTempos de Execução que queOcupamOcupam de de 11 aa Vários Ciclos de ClockVários Ciclos de Clock ; ;

▲ ▲ Considerada Considerada Mais SimplesMais Simples, com , com Menor No.Menor No.de de ComponentesComponentes de de HardwareHardware na na FormaçãoFormação

FísicaFísica dos dos CHIPsCHIPs dos dos C. I.s C. I.s μμCT’sCT’s ;;

Generic Op. Arch. Von NeumannGeneric Op. Arch. Von Neumann

IntelIntel©© 8- 8-bit bit

MCS® 51 MCS® 51 μμCT Op. CT Op. FamilyFamily

Arquitetura Op. HarvardArquitetura Op. Harvard ( ( AikenAiken ) )

▲ ▲ Barramentos de SinaisBarramentos de Sinais ( ( BusesBuses ) com ) com Larguras Larguras DiversasDiversas,,

Diferenciadas ou NãoDiferenciadas ou Não, , SeparadosSeparados para para TransporteTransporte de deInstruçõesInstruções & & DadosDados, para que suas , para que suas InstruçõesInstruções PossuamPossuam

Palavras OperacionaisPalavras Operacionais de de Comprimento ÚnicoComprimento Único ; ;▲▲ No. bitsNo. bits do do Data BusData Bus DependenteDependente do do No. InstruçõesNo. Instruçõesdo do Main Set CodeMain Set Code & & No. RegistradoresNo. Registradores DisponíveisDisponíveis ; ;

▲▲ Arquitetura ParalelaArquitetura Paralela OperandoOperando CódigosCódigos com com ConjuntosConjuntos

SimplesSimples de de InstruçõesInstruções ( ( Set Instruction CodesSet Instruction Codes ), para ), para PossibilitarPossibilitar ExecuçõesExecuções de de Seqüências Op.Seqüências Op. de de MuitasMuitas

InstruçõesInstruções, sendo , sendo 1 Instrução1 Instrução por por Ciclo de ClockCiclo de Clock ; ;▲▲ AltasAltas TaxasTaxas de de Processamento FuncionalProcessamento Funcional ; ;

▲▲ NecessitaNecessita de de Muito MaisMuito Mais Linhas de CódigoLinhas de Código para paraExecuçãoExecução de de 1 Mesma Tarefa Op.1 Mesma Tarefa Op. quando quando ComparadaComparada

com com 1 C. I. 1 C. I. μμCTCT da da Arquitetura Op. Von NeumannArquitetura Op. Von Neumann ; ;

Generic Op. Arch. HarvardGeneric Op. Arch. Harvard

GenericGenericHarvardHarvard

Op. Op. Arch.Arch.μμCTCTI. C.I. C.

ArquiteturaArquiteturaInternaInterna

paraparaTráfego deTráfego de

SinaisSinaisFuncionaisFuncionais

&/ou&/ouConteúdosConteúdos

LógicosLógicos

TexasTexas©© MSP430F1695  MSP430F1695  μμCTCT

ROM MEMO. TECH.’sROM MEMO. TECH.’s

OTPOTPMaskMaskROMROM

UVEPROMUVEPROM

E2PROME2PROM

C. I.s FLASH EPROMC. I.s FLASH EPROM

ProgramminProgrammingg

AdaptersAdapters

RAM MEMO TECH.’sRAM MEMO TECH.’s

RAMRAM1 MB1 MB

DRAMDRAM256 MB256 MBDDR2DDR2

SDRAMSDRAM3 GB3 GB

LPDDR3LPDDR3

S F R’sS F R’sR E G.’sR E G.’s

CCAACCHHEE

L1L1L2L2

L3L3

BuffersBuffers

InternalInternalRAMRAM

E X T E R N A LE X T E R N A LR A M TECH. R A M TECH.

A P P L I C A T I O N SA P P L I C A T I O N SM E M O T E C H.’sM E M O T E C H.’s

Op.Op.CORECORE((ss))

DATA MEMO DATA MEMO ------ Hierarquia Op. Hierarquia Op.

DDAATTAA&&SSIIGGNNAALLSS

μμCTCT&/or&/orμμPP

IC’sIC’s

SDRAMSDRAM4 GB4 GB

LPDDR4LPDDR4

NORNOR && NAND FLASH MEMO. NAND FLASH MEMO. TECH.’sTECH.’s

NOR FLASHNOR FLASH

NAND FLASHNAND FLASHe·MMCe·MMC

NAND FlashNAND Flash

C. P. U.sC. P. U.sM. C. U.sM. C. U.s FunctionalFunctionalSet CoeisSet Coeis

S. I. S. C.S. I. S. C.SSpecific pecific IInstruction nstruction SSet et CCodeode

R. I. S. C.R. I. S. C.RReduced educed IInstruction nstruction SSet et CCodeode

C. I. S. C.C. I. S. C.CComplex omplex IInstruction nstruction SSet et CCodeode

C. R. I. S. C.C. R. I. S. C.CComplex - omplex - RReduced educed IInstructionnstruction

SSet et CCodeode

R. I. S. C.R. I. S. C. C. I. S. C.C. I. S. C.Múltiplos Conjuntos de Múltiplos Conjuntos de

RegistradoresRegistradores( Grande No. de Registradores )( Grande No. de Registradores )

Conjunto Simples de Conjunto Simples de RegistradoresRegistradores

( No. Reduzido de ( No. Reduzido de Registradores )Registradores )

Até 3 Operandos de Até 3 Operandos de Registradores por Instrução Op. Registradores por Instrução Op.

Executada Executada

1 ou 2 Operandos de 1 ou 2 Operandos de Registradores por Instrução Op. Registradores por Instrução Op.

ExecutadaExecutadaInstruções de 1 Ciclo Op.Instruções de 1 Ciclo Op. Instruções de Múltiplos Ciclos Instruções de Múltiplos Ciclos

Op.Op.Controle Op. Embutido no Controle Op. Embutido no

HardwareHardwareControle Op. Pré-ProgramadoControle Op. Pré-Programado

Alto Processamento Paralelizado Alto Processamento Paralelizado Baixo Processamento Baixo Processamento ParalelizadoParalelizado

Menos Instruções Op. Menos Instruções Op. SimplificadasSimplificadas

Códigos Básicos para AplicaçõesCódigos Básicos para Aplicações

Mais Instruções Op. ComplexasMais Instruções Op. ComplexasCódigos de Aplicações + Códigos de Aplicações +

SofisticadosSofisticadosInstruções Op. com Dimensões Instruções Op. com Dimensões

FixasFixasInstruções Op. de Várias Instruções Op. de Várias

DimensõesDimensõesCompiladores Mais ComplexosCompiladores Mais Complexos Códigos Op. Mais ComplexosCódigos Op. Mais ComplexosApenas 2 Tipos de Instruções Apenas 2 Tipos de Instruções Op. para Acessar MemóriasOp. para Acessar Memórias

Vários Tipos de Instruções Op. Vários Tipos de Instruções Op. para Acessar Memóriaspara Acessar Memórias

Poucos Modos de Poucos Modos de Endereçamento Op.Endereçamento Op.

Vários Modos de Endereçamento Vários Modos de Endereçamento Op.Op.

Instruções Op. com Instruções Op. com Espaçamentos Fixos, Executadas Espaçamentos Fixos, Executadas

em Tempos Iguaisem Tempos Iguais

Instruções Op. com Instruções Op. com Espaçamentos Variáveis, Espaçamentos Variáveis, Executadas em Tempos ≠Executadas em Tempos ≠

C. I.s C. I.s μμCT’sCT’s Também São Também São ImplementadosImplementados com com Conjuntos HíbridosConjuntos Híbridos de de II--Set CodesSet Codes ( ( C.R.I.S.CC.R.I.S.C. . ))FormadosFormados por por Bases Op.Bases Op. de de Instruções C.I.S.C.Instruções C.I.S.C. Tecnicamente ReforçadasTecnicamente Reforçadas por por DeterminadasDeterminadas Instruções Adicionais R.I.S.C.Instruções Adicionais R.I.S.C. para para ExecuçãoExecução

de de Seqüências Op.Seqüências Op. de de Eventos ConjugadosEventos Conjugados, em , em Modos ParalelosModos Paralelos &/ou &/ou SeriaisSeriais, , Visando AtenderVisando Atender ConsultasConsultas, , AcessosAcessos, , LeiturasLeituras & & ProcessosProcessos das dasEstruturas de MemóriaEstruturas de Memória, , CachesCaches & & PipelinesPipelinesProvindasProvindas de seusde seus ModosModos de de TransferênciaTransferência & &ArmazenamentoArmazenamento de de Sinais E. E.Sinais E. E. & & DadosDados para para

AtendimentoAtendimento AdequadoAdequado das das TarefasTarefas PropostasPropostas por por Aplicações TécnicasAplicações Técnicas aa Serem ExecutadasSerem Executadas ;;

C. P. U.sC. P. U.sM. C. U.sM. C. U.s Op. Tech.Op. Tech.OverviewOverview

Tipos FuncionaisTipos Funcionais μμP / P / μμCT / Sys-on-CHIP / SmartCellCT / Sys-on-CHIP / SmartCell

Arquiteturas Arquiteturas Físicas Op.Físicas Op.

Harvard - Harvard ModificadoHarvard - Harvard ModificadoVon Neumann - Dataflow Von Neumann - Dataflow Comparativa FuncionalComparativa Funcional

Conjuntos Conjuntos InstruçõesInstruções

SISC - CISC - EDGE - EPIC – MISC SISC - CISC - EDGE - EPIC – MISC - OISC - RISC - VLIW - CRISC – - OISC - RISC - VLIW - CRISC – ZISCZISC

Dimensões Dimensões Técnicas Técnicas

Palavras Op.Palavras Op.

1-bit ; 4 ; 8 ; 9 ; 10 ; 12 ; 15 ; 1-bit ; 4 ; 8 ; 9 ; 10 ; 12 ; 15 ; 16 ; 18 ; 16 ; 18 ; 22 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 31 ; 32 ; 22 ; 24 ; 25 ; 26 ; 27 ; 31 ; 32 ; 33 ; 33 ; 34 ; 36 ; 39 ; 40 ; 48 ; 50 ; 60 ; 34 ; 36 ; 39 ; 40 ; 48 ; 50 ; 60 ; 64 ; 64 ; 128 ; 256-bits & Tamanhos 128 ; 256-bits & Tamanhos VariáveisVariáveis

Estágios Estágios Funcionais Funcionais PipeliningPipelining

Instruction PipeliningInstruction PipeliningIn-Order & Out-of-Order ExecutionIn-Order & Out-of-Order ExecutionBranch PredictorBranch Predictor

Níveis Técnicos Níveis Técnicos Paralelismo Op.Paralelismo Op.

Bit LevelBit LevelInstruction (Scalar & Instruction (Scalar & Superescalar)Superescalar)Data (Vetor) & Task ModeData (Vetor) & Task Mode

I – ThreadsI – ThreadsTiposTipos

OperacionaisOperacionais

Multi-ThreadingMulti-ThreadingSimultaneous Multi-ThreadingSimultaneous Multi-ThreadingHyper-ThreadingHyper-ThreadingSuper-ThreadingSuper-Threading

Taxonomia FlynnTaxonomia Flynn SISD - SIMD - MISD - MIMD - SISD - SIMD - MISD - MIMD - SPMDSPMD

PrincipaisPrincipaisComponentesComponentes

TécnicosTécnicosFuncionaisFuncionais

U.L.A. - I. U. - F.P.U. - Barrel U.L.A. - I. U. - F.P.U. - Barrel ShifterShifterF.S.B. – B.S.B. – L.S.B. - Mux / F.S.B. – B.S.B. – L.S.B. - Mux / DemuxDemuxRegistradores ( I-Reg.’s & F-Registradores ( I-Reg.’s & F-Reg.’s) Reg.’s) M.C.M.U. – Cache LevelsM.C.M.U. – Cache LevelsTranslation Lookaside Buffer - Translation Lookaside Buffer - TLB TLB Unidade de Controle Op.Unidade de Controle Op.Clock Fop Generator &/ou P.L.L.Clock Fop Generator &/ou P.L.L.Microcodes & Op. FirmwareMicrocodes & Op. Firmware

GerenciamentoGerenciamentode Energiade Energia

APM – ACPI – EnergyStar – 80PlusAPM – ACPI – EnergyStar – 80PlusDynamic V &/ou Fop ScalingDynamic V &/ou Fop ScalingClock Op. GatingClock Op. Gating