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Microprocessadores

Prof. Arthur Braga

Tópicosn Visão geral da evolução das gerações de

Computadores.

n Conhecer a cronologia resumida dos

microprocessadores.

n Conhecer a relevância do estudo da CPU 8086/8088.

n Conhecer a relação entre Microcontroladores x

Microprocessadores.

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A Evolução dos Computadores

A Evolução dos Computadores

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A Evolução dos Computadores

Ábaco – 2.000 a.C. Régua de Cálculo – 1622

Máquina de Pascal – 1642

Máquina de Leibniz – 1672

A Evolução dos Computadores

Hollerith – 1890

Hermann Hollerith

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A Evolução dos ComputadoresPRIMEIRA GERAÇÃO: Os primeiroscomputadores utilizavam circuitoseletromecânicos e válvulas

SEGUNDA GERAÇÃO: Oscomputadores implementados apartir da substituição das válvulaspelo transístor – o que trouxe umaredução do tamanho e da potênciados equipamentos

IBM 1401

ENIAC

A Evolução dos Computadores

TERCEIRA GERAÇÃO: Com aintegração de vários transístores emum encapsulamento único, surgiramos circuitos integrados. Estespermitiram o aparecimento decomputadores mais rápidos,confiáveis e fisicamente menoresque seus antecessores de segundageração

QUARTA GERAÇÃO: Com autilização da integração em altíssimaescala (VLSI), tem-se praticamente omesmo custo para se integrarcentenas, milhares ou milhões detransístores em uma única pastilha –o microprocessador.

IBM System/360

IBM Datamaster

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O Microprocessador

Os microprocessadores hoje ganham grande destaquepor serem a Unidade Central de Processamento dediversos equipamentos como microcomputadores etablets.

Os microprocessadores são classificados pelotamanho da palavra - ou comprimento, em bits, daunidade de informação - que são capazes deprocessar de uma só vez. Os primeirosmicroprocessadores foram de 8 bits (o primeiro erade 4 bits), seguidos pelos de 16 bits e, maisrecentemente, pelos de 32 e 64 bits.

A Evolução dos Computadores

A evolução da informática foi caracterizada pelo desenvolvimento de computadorescom características as mais diversas, cada vez mais conhecidos da maioria de usuáriosde computador: o processador adotado, a capacidade de memória, a capacidade do discorígido, a existência de memória cache e outros menos conhecidos.

n O processador (ou microprocessador) é responsávelpelo tratamento de informações armazenadas emmemória (programas em código de máquina e dosdados).

n A memória é responsável pela armazenagem dosprogramas e dos dados.

n Os periféricos são os dispositivos responsáveis pelasentradas e saídas de dados do computador.

n O barramento interliga todos estes componentes.

O Computador Pessoal

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Single Board Computers

Evolução Cronológica dos

Microprocessadores

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A Lei de Moore se aproxima da realidadedos últimos 50 anos da indústria desemicondutores.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

1965- Gordon Moore, ao preparar uma palestra, nota que o aumentoda densidade dos transístores dobrava a cada cerca de 24 meses,enquanto os custos permaneceriam constantes – dando origem àLEI DE MOORE.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

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1969- Uma fabricante japonesa de calculadoras (Busicom) contrata aIntel para produzir um conjunto de chips dedicados.- Como alternativa, a Intel projeta um chip único que poderiareceber instruções e executar funções de dados simples – estepoderia ser programado para funcionar como uma calculadora.Esse projeto se tornou o microprocessador 4004.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

1970- A Intel criou um layout dos circuitos do microprocessador 4004.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

1971- A Intel negocia com a Busicom os direitos de comercialização do4004 em troca de uma redução no preço dos CIs.Essa primeira CPU com chip simples, o Intel 4004, era umprocessador de 4-bits. As memórias de programas e dados eramseparadas, 1K de memória de dados em 12 bit PC e 4K de memóriade programa. Havia também dezesseis registradores de propósitogeral de 4 bits (ou oito de 8 bits). O 4004 tinha 46 instruções,velocidade de 108 KHz, realizando 60.000 operações por segundocom seus modestos 2.300 transistores.

O ENIAC (década de 1940) para realizar 5.000 somas por segundoocupava 3.000 pés-cúbicos (≈ 85 m3), pesava 3 toneladas, usando18.000 válvulas e 6.000 chaves de múltiplas posições.

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ENIAC – década de 40

CPU 4004

MICROPROCESSADORES – Conceitos Gerais

• Versão 8 bits do 4004.

• Usado em terminais que precisavam de pelo menos 7 bits para trabalhar com ASCII.

1972- Intel lança o seu chip 8008, o primeiro microprocessador de 8 bits que acessava 1KB de memória. O processador foi originalmente desenvolvido para a ComputerTerminal Corporation (mais tarde chamada DataPoint). Usava 3.500 transístores.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

O Datapoint 2200 foi um "terminal inteligente"produzido em escala industrial pela Computer TerminalCorporation (CTC) a partir de Junho de 1970 (emborasegundo alguns relatos só tenha sido realmente lançadono mercado em 1971). A intenção de seus projetistas eraque este fosse um terminal versátil, eficiente e de baixocusto para ser conectado a uma ampla variedade demainframes através da emulação de vários outrosterminais via fita magnética (e não por hardware, comona maioria dos terminais da época).

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1974- A Intel fabrica o 8080 - o sucessor do 8008. Ele tinha barramento de 16 bits deendereçamentos e 8 bits de dados. Internamente, tinha sete registradores de 8 bits(A,B,C,D,E,H,L - pares BC, DE e HL foram combinados como registros de 16 bits), e 75instruções. Ele também tinha várias portas I/O.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

Steve Wozniak

Steve Jobs

William Gates

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores1976

-É fundada a Apple Computer Company.

- Keuffel & Esser fabricam a última régua de cálculo.

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A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

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1981- IBM apresenta o seu primeiro computador desktop, o Datamaster, que usava umchip 8086 de 16 bits.

- O chip 8088 de 4.7 MHz é usado no computador pessoal 5150 da IBM.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

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n A escolha da CPU para o PC da IBM, entre o 68000 da Motorola e o

8086/88 da Intel, causou a supremacia da Intel.

n Motivos para a escolha do 8086/88:

• Oferecer o menor custo de implementação.

• Permitir um caminho em direção a um maior desempenho e maior

espaço de endereçamento.

• Ser a única escolha em relação às implementações dos concorrentes (a

IBM queria ser vista como uma líder, e não como uma seguidora).

• Apresentar um exequível caminho de migração do software escrito para

o 8080.

A Evolução Cronológica dos Microprocessadores

Familia INTEL x86

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Relevância do estudo da CPU

8086/8088

Relevância do estudo da CPU 8086/8088Organização

n Tecnologia de memória

n Interfacesn Implementação

das instruçõesn Interconexões

n Repertório de instruções

n Tipos de Dadosn Modos de

endereçamenton Conjunto de

registradoresn Mecanismos de

E/S

Arquitetura

n Toda a família Intel x86 divide a mesma arquiteturabásica. Isto concede compatibilidade de códigos.

n A Organização diferencia-se entre as diferentes versões.

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MICROCONTROLADORES

Microcontrolador x MicroprocessadorO microcontrolador foi inventado pela TexasInstruments no início da década de 1970,aproximadamente na mesma época que o primeiromicroprocessador foi inventado pela Intel. Osprimeiros microcontroladores eram basicamentemicroprocessadores com memória incorporada – dotipo RAM e ROM. Posteriormente, eles evoluírampara uma vasta variedade de dispositivos adaptadospara aplicações específicas de sistemas embarcadostais como carros, telefones sem fio eeletrodomésticos.

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Em geral, ao utilizar microcontroladores, nenhum dos outros componentesexternos são necessários nas aplicações, uma vez que os periféricosnecessários já estão contidos nele. Assim, poupamos tempo e espaço naconstrução de novos projetos.

Microcontrolador x Microprocessadorn Um microcontrolador difere de um microprocessador em vários

aspectos. O mais importante deles, é a sua funcionalidade.

n Para que um microprocessador possa ser usado, outroscomponentes devem ser adicionados, tais como memória, chipsetse componentes para receber e enviar dados.

n Por outro lado, o microcontrolador foi projetado para ter todasestas funcionalidades em uma única pastilha. De formasimplificada, um microcontrolador pode ser considerado umcomputador em um único chip principalmente por causa destemotivo.

Microcontrolador x Microprocessador

Há diversos fabricantes, e modelos...

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Bibliografia Básican Zanco, Wagner da Silva. Microcontroladores PIC

16F628A/648A – uma abordagem prática e objetiva, EditoraÉrica, 2005.

n Zelenovsky, Ricardo e Mendonça, Alexandre. PC um guiaprático de Hardware e Interfaceamento, MZ Editora Ltda, 4a.edição, 2006. (http://www.mzeditora.com.br/)

n Brey, Barry. The Intel Microprocessors - 8086/88, 286, 386and 486 - Architecture, Programming and Interfacing, ThirdEdition, PHI, 1994.

n Stallings, William. Arquitetura e Organização deComputadores, Pearson, 8a. Edição, 2010.

Material da DisciplinaSIGAA - Sistema Integrado de Gestão de Atividades Acadêmicas