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Arquitetura e Organização de Computadores
Atualização: 13/10/2011

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Unidade 11: A Unidade de Controle
Objetivo: Apresentar as funções o mecanismo de atuação da Unidade de Controle. Bibliografia: - STALLINGS, W. Arquitetura e organização de computadores. 5ed. São Paulo: Ed. Pearson Prentice Hall, 2003. - MURDOCCA, M. J; HEURING, V.P. Introdução à arquitetura de computadores. S.I.: Ed.Campus, 2000.

INTRODUÇÃO Na aula anterior foi apresentada a Unidade Lógica Aritmética (ULA). Como vimos, a ULA é responsável por executar o processamento "de fato" de um computador, mas a ULA realiza apenas operações individuais. Para que a ULA processe seqüências de instruções, é necessário que algum dispositivo forneça tais instruções, na ordem correta. Assim, nesta aula será continuado o estudoda Unidade Central de Processamento (CPU), apresentando a Unidade de Controle (UC) e alguns outros registradores importantes.

1. A UNIDADE DE CONTROLE Uma das melhores analogias existentes entre a ULA e a UC é a analogia da calculadora. Enquanto a ULA é como uma calculadora simples, que executa um pequeno número de operações, a UC é como o operador da calculadora, que sabe onde buscarinformações para alimentar a calculadora e também em que ordem estas infomações devem ser repassadas. Em outras palavras, enquanto a ULA faz "partes" de um trabalho, a UC gerencia a execução destas partes, de forma que um trabalho mais complexo seja executado.

1.1. Algumas Responsabilidades da Unidade de Controle - Controlar a execução de instruções, na ordem correta: uma vez que a ULA só cuida deexecutar instruções individuais, a UC tem o papel de ir buscar a próxima instrução e trazê-la para a ULA, no momento correto. - Leitura da memória principal: Na aula anterior foi visto que a ULA não pode acessar diretamente a memória principal da máquina. A ULA só faz operações sobre os registradores, sendo que as instruções devem ser comandadas diretamente a ela. Assim, a UC

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tem o papel não só de buscar as instruções na memória, como também verificar se a instrução exige dados que estejam na memória. Se for o caso, a UC deve recuperar os dados na memória e colocá-los em registradores especiais e, finalmente, solicitar que ULA execute a operação sobre estes valores. - Escrita na memória principal: Da mesma forma que aleitura, a ULA não pode escrever na memória principal da máquina. Assim, quando for necessário armazenar o resultado de uma operação na memória principal, é tarefa da UC transferir a informação de um registrador para a memória. - Controlar os ciclos de interrupção: praticamente toda CPU atual aceita sinais de interrupção. Sinais de interrupção são sinais que indicam para a UC que ela deve parar,momentaneamente, o que está fazendo e ir executar uma outra tarefa. As razões para as interrupções são as mais diversas, como o disparo de um timer ou uma placa de rede / model solicitando um descarregamento de seu buffer. 1.2. Rotina de Operação da CPU Em geral, é possível dizer que uma CPU tem uma seqüência de ações a executar; algumas delas são atividades da ULA, outras da UC. Esta seqüência estáapresentada a seguir: a) Busca de instrução: quando a CPU lê uma instrução na memória. b) Interpretação de Instrução: quando a CPU decodifica a instrução para saber quais os passos seguintes necessários. c) Busca de dados: caso seja determinado na interpretação que dados da memória ou periféricos são necessários, a CPU busca estes dados e os coloca em registradores. d) Processamento de dados:quando a instrução requer uma operação lógica ou aritmética, ela é executada neste instante. e) Escrita de dados: se o resultado da execução exigir uma escrita na memória ou periféricos, a CPU transfere o valor do registrador para o destino final. f) Avaliação de Interrupções: após finalizar a execução de uma instrução, a CPU verifica se foi requisitada uma interrupção (Interrupt Request). Se...
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