Processador mono e multiciclo

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  • Publicado : 26 de julho de 2012
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1 PROCESSADORES MONOCICLOS



São baseados em um único ciclo de clock, grande o suficiente para acomodar todas as instruções a serem consideradas. Toda a instrução começa sua execução em uma transição ativa do clock e completa a execução na próxima transição ativa do sinal do clock. Assim sendo, todas as instruções gastam o mesmo tempo para serem executadas, tempo este que vaicorresponder ao tempo gasto na execução da instrução mais demorada, e que deve obrigatoriamente ser igual ao ciclo do clock.

Apesar de muito simples de entender, este esquema não se revela prático, pois é muito mais lento do que uma outra implementação que permita que classes diferentes de instruções gastem exatamente o tempo necessário às suas execuções. A vantagem desse tipo de implementaçãoestá no fato de que os tempos de execução de cada classe de instrução variam substancialmente.



2 PROCESSADORES MULTICICLOS




Neste tipo de implementação, cada passo de execução gasta um período do clock. A implementação multiciclo permite que uma unidade funcional seja utilizada mais de uma vez por instrução, uma vez que ela está sendo usada em ciclos diferentes do clock. Estapossibilidade de compartilhamento pode ajudar a reduzir a quantidade de hardware necessário à implementação. Em resumo, as principais vantagens da implementação multiciclo são a possibilidade de fazer com que instruções sejam executadas em quantidades diferentes de períodos do clock, e a capacidade de compartilhar unidades funcionais dentro do espaço de tempo necessário à execução de uma únicainstrução.

Ao final de um ciclo de clock, todos os dados que precisarem ser usados em ciclos subseqüentes devem ser armazenados em um elemento de estado. Os dados a serem usados em outras instruções devem ser armazenados em elementos de estado visíveis ao programador, ou seja, no banco de registradores, no PC ou na memória.



3 CONTROLE DO PROCESSADOR




Também conhecido comunidade de controle. Este componente do processador comanda o caminho de dados, a memória e os dispositivos de entrada/saída de acordo com as instruções do programa.

A unidade de controle executa três ações básicas intrínsecas e pré-programadas pelo próprio fabricante do processador, são elas: busca (fetch), decodificação e execução.

Assim sendo, todo processador, ao iniciar suaoperação, realiza uma operação cíclica, tendo como base essas três ações. Dependendo do tipo de microprocessador, a unidade de controle pode ser fixa ou programável. A unidade fixa é aquela unidade que já vem com todo o conjunto de instrução programado em uma PLA que é construída pelo fabricante, dentro da UC.

Por exemplo: os microprocessadores 8080/8085/Z80/6800/6502 possuem unidade decontrole fixa. Um exemplo de unidade de controle programável pode ser visto nos processadores conhecidos como Bit Slices, essa arquitetura, além de permitir a construção das partes do computador usando módulos básicos Bit slices, permite ao projetista de hardware programar seu próprio conjunto de instruções.

Inicialmente, a UC de controle fornece o endereço de memória de onde deve retirarum byte ou mais, conhecido como chunk, esse chunk pode conter um código de operação-opcode, ou um operando também conhecido como dado. Lembre-se, na primeira posição de memória deve sempre ser gravado um opcode, pois só o opcode pode informar para a UC qual ação deve ser tomada depois. Além de controlar a posição de memória que contém a instrução corrente que o computador está executando a UC, aodecodificar o opcode, informa à ULA qual operação a executar: soma ou subtração nos processadores de 8 bits. Nos processadores de 16 bits podem ser efetuadas as instruções de soma, subtração, divisão e multiplicação.

Em adição a essas operações que chamamos de aritméticas, a partir da decodificação do opcode, a UC tem a capacidade de realizar operações que denominamos operações lógicas,...
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