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CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO 1 Microprocessadores Conteúdo Programático Fundamentos de microprocessadores e representação de dados. Arquitetura interna do processador 680xx (Motorola). Utilização de registradores de dados, registradores de endereços e flags. Instruções de movimentação e aritméticas. Exercícios com instruções lógicas e de desvio. Instruções lógicas, de comparação, de saltos condicionais e incondicionais. Utilização de subrotinas.

Unidade 1 Microprocessadores

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REsumo de Microprocessadores

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1MicroprocessadoresContedo ProgramticoFundamentos de microprocessadores e representao de dados.Arquitetura interna do processador 680xx (Motorola).Utilizao de registradores de dados, registradores de endereos e flags.Instrues de movimentao e aritmticas.Exerccios com instrues lgicas e de desvio.Instrues lgicas, de comparao, de saltos condicionais e incondicionais.Utilizao de subrotinas.

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2MicroprocessadoresContedo ProgramticoFundamentos de microprocessadores e representao de dados.Arquitetura interna do processador 680xx (Motorola).Utilizao de registradores de dados, registradores de endereos e flags.Instrues de movimentao e aritmticas.Exerccios com instrues lgicas e de desvio.Instrues lgicas, de comparao, de saltos condicionais e incondicionais.Utilizao de subrotinas.

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Fundamentos de microprocessadores e representao de dadosO que um microprocessador? um circuito integrado construdo em uma fina camada de silcio com milhares ou milhes de transistores alojados;Possui a capacidade de realizar tarefas orientadas por instrues. Essas tarefas incluem estabelecer sinais de controle e temporizao do sistema, bem como controlar os barramentos de dados e endereo. o principal elemento de deciso do computador.Tudo o que acontece num computador provm do microprocessador, que gerencia todos os recursos disponveis no sistema.Seu funcionamento coordenado pelos programas, que indicam o que deve ser feito e quando.

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4Fundamentos de microprocessadores e representao de dadosO que um microprocessador?Podemos dizer que as tarefas de um microprocessador podem ser divididas em duas categorias: Funo processamento: encarrega-se de realizar as atividades relacionadas com a efetiva execuo de uma operao, ou seja, processar. Funo Controle: exercida pelos componentes da UCP que se encarregam das atividades de busca, interpretao e controle da execuo das instrues, bem como do controle da ao dos demais componentes do sistema de computao.

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5Fundamentos de microprocessadores e representao de dados INTEL 4004 foi o primeiro microprocessador (4 bits, 2000 transistores, 100.000 instrues por segundo); Lanamentos da poca: IBM-PC, Lotus 1-2-3, e os famosos IBM PC/XT.

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6Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computador

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Fundamentos de microprocessadores e representao de dados

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70:340:25

8Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computador

24 bits

16 bitsLeitura /escritaMemria / disp E/SA figura mostra dois sinais de controle que servem para definir se a operao a ser realizada uma leitura ou uma gravao, e se deve atuar sobre a memria ou sobre um dispositivo de E/S.So eles:MIO: Este sinal indica se a operao diz respeito memria ou a E/SRW: Este sinal indica se a operao uma leitura ou uma gravao.Atravs desses dois sinais, podem ser definidas 4 operaes bsicas: Leitura da memria Escrita na memria Leitura de E/S (Ex: do teclado)

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Atravs desses dois sinais, podem ser definidas 4 operaes bsicas: Leitura da memria Escrita na memria Leitura de E/S (Ex: do teclado)8

9Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorBarramento de controle: alm dos sinais RW e MIO exemplificados, so tambm sinais do barramento de controle:INTNMIINTA

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10Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorINTEste sinal uma entrada que serve para que dispositivos externos possam interromper o processador para que seja realizada uma tarefa que no pode esperar. Por exemplo, a interface de teclado interrompe o processador para indicar que uma tecla foi pressionada. Esta tecla precisa ser lida, e seu cdigo deve ser armazenado na memria para processamento posterior. As interfaces de drivers e do disco rgido interrompem o processador para avisar o trmino de uma operao de leitura ou escrita.

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11Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorINTcomo existe apenas uma entrada INT, o processador opera em conjunto com um chip chamado controlador de interrupes. Este chip encarregado de receber requisies de interrupo de vrios dispositivos e envi-las ao processador, de forma ordenada, atravs do sinal INT.NMIEste um sinal de interrupo especial para ser usado em emergncias.Significa Non Maskable Interrupt, ou Interrupo no mascarvel. Em outraspalavras, esta interrupo deve ser atendida imediatamente. Ao contrrio dosinal INT, que pode ser ignorado pelo processador durante pequenosintervalos de tempo (isto se chama mascarar a interrupo), o sinal NMI uma interrupo no mascarvel. Nos PCs, o NMI usado para informarerros de paridade na memria e outras condies catastrficas.

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12Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorNMI (Non Maskable Interrupt, ou Interrupo no mascarvel)Este um sinal de interrupo especial para ser usado em emergncias.Esta interrupo deve ser atendida imediatamente e no pode ser ignorada (no pode mascarar interrupo). O sinal INT pode ser ignorado pelo processador durante pequenos intervalos de tempo (isto se chama mascarar a interrupo).Nos PCs, o NMI usado para informar erros de paridade na memria e outras condies catastrficas.

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13Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorINTA (Interrupt Acknowledge reconhecimento de interrupo)Serve para o processador indicar que aceitou uma interrupo, e que est aguardando que o dispositivo que gerou a interrupo identifique-se, para que seja realizado o atendimento adequado.

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14Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorResetEste um sinal que est ligado ao boto Reset do painel frontal do gabinete. Ao ser ativado, o processador para tudo, e atua como se tivesse acabado de ser ligado.

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15Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClock um sinal usado para sincronizar coisas dentro do computador.Esta entrada deve receber um sinal digital que ser usado internamente para sincronizar todo o funcionamento do processador.A figura possui trs ciclos de clock (pulsos) completos e o incio de cada ciclo quando o sinal de clock passa de 0 a 1; (marcado com uma seta). O sinal de clock medido em uma unidade chamada Hertz (Hz), que o nmero de ciclos de clock por segundo. Um clock de 100 MHz significa que em um segundo existem 100 milhes de ciclos de clock.

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16Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClock No computador, todas as medidas de tempo so feitas em termos de ciclos de clock.Exemplo: uma memria RAM com latncia 5 significa que vai levar cinco ciclos de clock completos para comear a transferncia de dados. Dentro da CPU, todas as instrues precisam de um certo nmero de ciclos de clock para serem executadas. Uma determinada instruo pode levar x ciclos de clock para ser completamente executada. O processador possui uma tabela que lista quantos ciclos de clock cada instruo leva para ser executada.

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17Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClockSe for feita a comparao entre dois processadores completamente idnticos, o que estiver rodando a uma taxa de clock mais alta ser o mais rpido.Ex: Pentium IV 2.8 GHz e Pentium IV 3.2 GHzSe for feita a comparao entre dois processadores com diferentes arquiteturas como Intel e AMD no se pode dizer qual o mais rpido apenas pelo valor do clock do processador. POR QUE NO?

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18Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClock POR QUE NO?cada instruo demora um certo nmero de ciclos de clock para ser executada. Digamos que o processador A demore sete ciclos de clock para executar uma determinada instruo, e que o processador B leve cinco ciclos de clock para executar essa mesma instruo. Se eles estiverem rodando com a mesma taxa de clock, o processador B ser mais rpido, porque pode processar essa instruo em menos tempo.

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19Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClockProcessadores tm quantidades diferentes de unidades de execuo, tamanhos de cache diferentes, formas diferentes de transferncia de dados dentro do processador, formas diferentes de processar instrues dentro das unidades de execuo, diferentes taxas de clock com o mundo exterior, etc. Como o sinal de clock do processador ficou muito alto, surgiu um problema. A placa-me onde o processador instalado no podia funcionar usando o mesmo sinal de clock. Uma placa-me possui vrias trilhas ou caminhos. Essas trilhas so fios que conectam vrios circuitos do computador. Com taxas de clock mais altas, esses fios comearam a funcionar como antenas, por isso o sinal, em vez de chegar outra extremidade do fio, simplesmente desaparecie, sendo transmitido como onda de rdio.

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20Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClock externoOs fabricantes de processadores comearam a usar, ento, um novo conceito, chamado multiplicao de clock, que comeou com o processador 486DX2. Com esse esquema, que usado em todos os processadores atualmente, o processador tem um clock externo, que usado quando dados so transferidos para a memria RAM (usando o chip da ponte norte), e um clock interno mais alto. Em um Pentium 4 de 3,4 GHz, estes 3,4 GHz referem-se ao clock interno do processador, que obtido quando multiplicamos por 17 seu clock externo de 200 MHz

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21Fundamentos de microprocessadores e representao de dados Arquitetura bsica de um computadorClock externoOs fabricantes de processadores comearam a usar, ento, um novo conceito, chamado multiplicao de clock, que comeou com o processador 486DX2. Com esse esquema, que usado em todos os processadores atualmente, o processador tem um clock externo, que usado quando dados so transferidos para a memria RAM (usando o chip da ponte norte), e um clock interno mais alto. Em um Pentium 4 de 3,4 GHz, estes 3,4 GHz referem-se ao clock interno do processador, que obtido quando multiplicamos por 17 seu clock externo de 200 MHz

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23MicroprocessadoresContedo ProgramticoFundamentos de microprocessadores e representao de dados.Arquitetura interna do processador 680xx (Motorola).Utilizao de registradores de dados, registradores de endereos e flags.Instrues de movimentao e aritmticas.Exerccios com instrues lgicas e de desvio.Instrues lgicas, de comparao, de saltos condicionais e incondicionais.Utilizao de subrotinas.

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24MicroprocessadoresArquitetura interna do processador 680xx (Motorola).

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25Arquitetura interna do processador 680xx (Motorola)

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26MicroprocessadoresUtilizao de registradores de dados, registradores de endereos e flags.

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27MicroprocessadoresInstrues de movimentao e aritmticas.

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28MicroprocessadoresExerccios com instrues lgicas e de desvio.

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29MicroprocessadoresInstrues lgicas, de comparao, de saltos condicionais e incondicionais.

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30MicroprocessadoresUtilizao de subrotinas.

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31MicroprocessadoresProgramao de perifricos de entrada/sada.

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32MicroprocessadoresTratamento de interrupes e excees.

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33MicroprocessadoresExerccios de Aplicao.

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34MicroprocessadoresExerccios com estruturas de repetio.

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35MicroprocessadoresProgramao de perifrico de entrada (PI/T).

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36MicroprocessadoresRegistradores de dados, de endereos e flags.

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37MicroprocessadoresRegistradores para acesso a memria interna e externa.

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38MicroprocessadoresInstrues de movimentao, lgicas e aritmticas.

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