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Luiz Francisco Bozo Introdução a Organização de Computadores Roteiro de Aulas

Tópico 06 – UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO Introdução: Iremos estudar com um pouco mais de aprofundamento a UCP, nosso foco é a descrição dos registradores, do decodificador de instruções da unidade de controle e aspectos referentes a linguagem de máquina. 6.1 – UCP – Unidade Central de Processamento: Sua função écomputar, processar, calcular. Em nossos estudos estamos sempre considerando um processador simplificado, que obedece a arquitetura SISD (execução de uma instrução para um único conjunto de dados/operandos). Veja o esquema a seguir:
UCP ULA AC registradores CP MP

ENDEREÇOS E DADOS IR Decodif. instruções

RDM

REM

UC

Clock

Decodificador de Endereços

BARRAMENTO DE CONTROLEBARRAMENTO DE ENDEREÇO

BARRAMENTO DE DADOS

Funções Básicas • Operações Internas (funções de processamento) • Funções de Controle (sinais de controle p/ outros componentes do computador Operações Primitivas São instruções de máquina (binárias) que identificam a operação a ser executada • Somar, subtrair, etc. • Mover dados Ex.: Soma Código binário que operação de soma identifica a Endereçooperandos dos

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Programa Executável Conjunto seqüencial de instruções de máquina. Para executá-lo é necessário: • Carregá-lo na Memória Principal (ou carregar parte dele) • Colocar o endereço do início do programa no registrador contador de programa (CP/PC – aponta o endereço das instruções) Ciclo de Instrução Sãoos passos necessários para a execução das instruções de um programa pela UCP. Ex.: 1. Buscar a instrução (leitura) 2. Interpretar a instrução (tradução) 3. Buscar os dados, se necessário (carga dos dados) 4. Executar a instrução 5. Reiniciar o ciclo buscando a próxima instrução, se existir. Fluxograma (de 1 a 5):

INÍCIO

BUSCAR INSTRUÇÃO

INTERPRETAR INSTRUÇÃO

não

FIM?

sim

FIMPipeline A fim de aumentar a velocidade de processamento, muitas estratégias de processamento foram implementadas, entre elas a chamada de “pipeline” onde o processador poderá iniciar um ciclo de busca por uma nova instrução enquanto executa a operação com a instrução atual (semelhante a uma linha de produção de uma fábrica onde os setores vão executando suas operações separadamente e todos aomesmo tempo). Os processadores atuais podem ter 10 estágios de pipeline (até 10 ações diferentes podem estar sendo executadas pelo processador, sem que cada ação atrapalhe a execução da outra). 6.2 – Registradores São as unidades internas de memória utilizadas em diversas operações. Podem ter tamanhos diferentes e podem ser separados basicamente em: • Registradores de propósito geral e •Registradores especiais Ex.: Em algumas arquiteturas poderíamos ter o seguinte conjunto de registradores: • Acumulador (ACC) • Registrador(es) temporário(s) • Flags

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Registradores de propósito geral E exemplo mostra uma arquitetura de registradores semelhante aos antigos processadores 80xx onde temos umregistrador acumulador, que recebe operando e o sobrescreve com o resultado da operação (caso seja operação aritmética). Registradores temporários e de propósito geral, que auxiliam na execução das operações lógicas e aritméticas e registradores especiais chamados flags (bandeiras), que são utilizados em diversas sinalizações dos estados dos componentes internos (e externos) a UCP.

Em arquiteturasmais atuais podemos ter registradores específicos como: sinal, overflow, zero, carry (vai um), paridade, etc. Contador do Programa (CP/PC) ou Contador de Instrução (CI/IC) Este registrador possui função de grande importância pois é ele que recebe o endereço do início de qualquer programa (ou bloco) que esteja na MP. Uma vez carregado com o endereço inicial, este será incrementado a fim de...
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