Arquitetura de processadores

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Arquitetura dos Microprocessadores
Prof. Msc Eng. Getúlio Teruo Tateoki

Introdução Do ponto de vista do programador, a Arquitetura de Computadores trata do comportamento funcional de um sistema computacional (ex. tamanho de um tipo de dados – 32 bits para um inteiro) e a Organização de Computadores trata da estrutura interna que não é visível para o programador (ex. freqüência do relógio outamanho da memória física). Existe um conceito de níveis na arquitetura de computadores. A idéia básica é que existem muitos níveis nos quais o computador pode ser considerado, do nível mais alto, onde o usuário executa programas, ao nível mais baixo, que consiste de transistores e fios.[1] Este trabalho tem por objetivo o conhecimento e o estudo da arquitetura básica de um microprocessadorhipotético tendo por base os microprocessadores Z8088 e Z80 da Zilog. Histórico Desde a invenção da escrita e do papel, um dos maiores problemas do homem era saber utilizar com eficiência as informações gravadas, problemas estes que se persistiram até ao advento dos microprocessadores. Basicamente, estes problemas eram: 1- Organização de catálogos ou fichas. Ex. Lista Telefônica, Catálogo de Clientes eFornecedores, etc. 2- Contabilidade. Ex. Senso demográfico, Saldo do Cliente, etc. 3- Consulta de um ponto ou localização geográfica. Ex. Cidade, Rios, etc. Com a relação ao primeiro item, pode se notar que o procedimento a ser adotado, é o da decisão, pois na prática se resume em uma sucessão de operações que devem ser decididas segundo algum critério de ordem. No item dois, observa-se que devemder feitos milhares de operações matemáticas e no três, a consulta de arquivo ou mapa. Pode-se observar que as tarefas envolvidas nos dois primeiros itens são repetitivas, não havendo nenhuma necessidade de qualquer criatividade para serem realizadas. Além disso, as três tarefas envolvidas, podem ter um tempo de execução relativamente longo, fora a possibilidade de erros na sua execução. Para sanarestes problemas ou pelo menos minimizalas ao máximo, a humanidade tem procurado soluções em alguma máquina que possa que possa ordenar, calcular e executar uma infinidade de tarefas sem erros. Porém, dada à

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diversidade das tarefas a ser executadas, seria necessário “ensinar” a máquina, de uma maneira fácil, através de uma seqüência de operaçõesrepetitivas que devem obedecer a uma operação lógica. Assim sendo esta seqüência de comandos executadas pela máquina são denominados PROGRAMA, que podem ser modificados com relativa facilidade tornando-a, pois, esta máquina potente com alta flexibilidade. Porém, ainda há necessidade de solução de alguns problemas como: 1- Realização de operações lógicas (maior que, menor que, etc.) e aritméticas;2- Armazenamento de dados (para as operações acima) e seqüências de operações (operações acima); 3- Execução de programas; 4- A obtenção dos dados e dos programas a partir de alguma ação do operador (teclado por exemplo.) 5- A apresentação dos resultados como em algum display ou impressão em papel. Estes problemas podem ser resolvidos separadamente e depois juntados para ser construído umamáquina.

Realização das Operações Lógicas Aritméticas As Operações Lógicas Discretas podem ser realizadas a nível físico utilizando portas lógicas e implementadas com circuitos eletrônicos. Além da realização básica de dois números binários, são também realizadas as suas comparações. Dá-se a denominação de Unidade Lógica Aritmética (ULA) o bloco desde sistema que recebe nas entradas os operandos A e B,a função de executar F, o resultado C (em se tratando de operação aritmética) ou K quando em comparação (operação lógica). A figura 1, mostra uma ULA básica, com as flechas que significam que podem ter mais de um único bit.

Figura 1 – ULA- Unidade Lógica Aritmética

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Armazenamento de Dados e Programas Suponhamos que nós quiséssemos somar...
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