Organizacao computadores processadores

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Introdução à Organização de Computadores

Sistemas da Computação
Prof. Rossano Pablo Pinto, Msc. rossano at gmail com 2 semestre 2007

Tópicos


Processadores Memória Principal Memória Secundária Entrada e Saída







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Processadores

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Processadores


CPU (Central Processing Unit) é o coordenadorde todas as “atividades” de um computador (“cérebro”) É interligado aos outros elementos do computador a partir de um barramento:




Barramento: coleção de fios para transmitir endereços, dados e sinais de controle.



Existem barramentos internos e externos ao processador
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Processadores
Busca e decodificação Operações lógicas e aritméticasArmazenamento p/ processar

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Processadores


Função do processador: executar instruções obtidas a partir da memória principal A CPU é composta por diversas partes:
– – –



Unidade de Controle (UC) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Registradores (propósito geral e propósito específico)


PC (Program Counter), IR (Instruction Register)
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Processadores


“Data Path” da CPU de von Neumann Exemplo de adição de A eB



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Processadores


“Data Path” da CPU de von Neumann
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registradores (tipicamente por volta de 32) ULA (Unidade lógica e aritmética) vários barramentos que conectam as partes da CPU Registradores alimentam as entradas da ALU Saída é armazenada noregistrador de saída da ALU. O resultado pode ser escrito novamente em outros registradores
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– –

Processadores


“Data Path” da CPU de von Neumann


A maioria das instruções pode ser divididas em 2 categorias:
● ●

registrador-memória registrador-registrador



O processo de operar 2 operandos pela ULA e armazena-los de volta em algumregistrador é conhecido por: data path cycle (“ciclo de caminho de dados”). Quanto mais rápido o data path cycle, mais rápida a máquina.
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Processadores


Execução de instruções
1. Busca próxima instrução da memória e armazena no IR 2. Incrementa PC para “apontar” p/ a próxima instrução 3. Determina o tipo de instrução (decode) 4. Se instrução faz uso deoperandos vindos da memória, determina seu endereço 5. Busca operandos (palavra) da memória e armazena nos registradores
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Processadores


Execução de instruções
6. Busca próxima instrução da memória e armazena no IR 7. Executa a instrução 8. Volta ao passo 1. para executar a próxima instrução

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Processadores


Exemplode processador Hipotético

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Processadores


Exemplo de processador Hipotético: ciclo de busca e execução, formato de inst.

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Qual o resultado destas operações?

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Processadores


Implementação de Instruções via Hardware x Software
– –

Hardwired (Hardware) Microprogramado(software) – usa interpretação de instruções. Ler seção 2.1.2 do livro Organização Estruturada de Computadores – AST 4a ou 5a edição



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Processadores


Instruções complexas


Uma das motivações: 2 ou mais instruções executadas sempre em conjunto podiam dar origem à uma única instrução com a mesma função Uma das motivações: tempo de execução dasinstruções é quase sempre igual, fácil implementar tudo em hardware.
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Instruções simples


Processadores


RISC x CISC (Ler Seção 2.1.3)


1970s – muita experimentação com instruções complexas minicomputador 801 foi na “contra-mão”. Possuía um projeto bem simples, voltado para alta-performance (não usava interpretação). 1980 – Berkeley –...
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