parte operativa x controle aula 12 - seja...

Prof. Jadir Eduardo Souza LucasUniversidade Federal do Espírito Santo

Departamento de Informática

Parte Operativa x ControleAula 12

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Microarquitetura

◼ Parte Operativa (ou Caminho de Dados)

◼ Constituída de todos os componentes responsáveis pela execução das operações elementares sobre os dados (transformações nos dados)

◼ Parte de Controle

◼ Constituída de circuitos sequenciais e/ou memória de programa que gera o controle ciclo-a-ciclo da parte operativa

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MIC

◼ MIC é uma microarquitetura didática usado por Tannenbaum

◼ É uma máquina multicíclo

◼ Constituído de:

◼ Pequeno conjunto de instruções

◼ Um banco de registradores

◼ Uma ULA

◼ Três barramentos internos

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Parte de Controle

Parte Operativa

Parte de Controle

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Parte de Controle

Parte Operativa

MIRRegistrador de

Controle

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Parte de Controle

Parte Operativa

MIRRegistrador de

ControleMicro MEM

Memória de Controle

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Parte de Controle

Parte Operativa

MIRRegistrador de

Controle

Micro MEM

Memória de Controle

Sequenciador

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Parte de Controle

Parte Operativa

MIRRegistrador de

Controle

Micro MEM

Memória de Controle

Sequenciador

Registrador MPC

Lógica de Cálculo do MPC

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Parte Operativa

◼ Uma microarquitetura executa instruções que são armazenadas na memória

◼ Recupera e armazena dados em memória

◼ LEITURA E ESCRITA NA MEMÓRIA

◼ Necessita de registradores de endereço e dados

◼ Necessidade de barramentos de endereços e dados

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Parte Operativa

MAR MBR

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Instruções de programas são executados segundo uma ordem precisa

◼ Uma microarquitetura necessita saber, qual a próxima instrução a ser executada

◼ APONTADOR DE PROGRAMA

◼ Necessidade de um registrador apontador de programa (PC)

◼ Necessidade de realização de operações sobre o conteúdo do PC, para atualização a cada instrução executada

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Parte Operativa

1

MAR MBR

PC

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ A Instrução lida da memória é armazenada para decodificação e uso futuro.

◼ REGISTRADOR DE INSTRUÇÕES

◼ Necessidade armazenamento dos dados vindos da memória

◼ Necessidade de um registrador de instrução

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Parte Operativa

1

MAR MBR

PC IR TIR

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ O processo de escrita de dados na memória também utiliza os registradores e barramentos de dados e endereços

◼ CAMINHO PARA A SAÍDA DE DADOS

◼ Necessidade de recursos específicos para saída de dados

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Parte Operativa

1

MAR MBR

PC IR TIR

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Para realização de instruções aritméticas a existência de registrado internos aceleram a busca de dados

◼ REGISTRADORES DE USO GERAL

◼ Necessidade de uma banco de registradores de propósito geral

◼ Necessidade de uma ULA com um conjunto de operadores adequado

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Parte Operativa

FEDCBA1

MAR MBR

PC IR TIR

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Instruções podem usar um, dois ou três endereços

◼ A = NOT A

◼ A = A + B

◼ A = B + C

◼ O uso de mais endereços requer mais bits no formato da instrução

◼ REGISTRADOR ACUMULADOR

◼ Necessidade do uso de um registrador

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Parte Operativa

FEDCBA1

MAR MBR

PC AC IR TIR

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ A Capacidade de empilhar e desempilhar dados em uma região reservada da memória é um recurso importante em muitas arquitetura

◼ APONTADOR DE PILHA

◼ Necessidade de um registrador apontador de pilha (PS)

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Parte Operativa

FEDCBA1

MAR MBR

PC AC SP IR TIR

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Formatos de Instrução

4 bits 12 bits12 bits

Formato 1 OpCode

8 bits8 bits 8 bits

Formato 2 OpCodeOpCode

16 bits16 bits16 bits

Formato 3 OpCodeOpCodeOpCode

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Parte Operativa

◼ MASCARAS DE BIT

AMASK = 0x0FFF

◼ Recupera endereço em instruções no formato 1

BMASK = 0X00FF

◼ Recupera endereço em instruções no formato 2

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Parte Operativa

FEDCBA1

MAR MBR

PC AC SP IR TIR

AM

ASK

BMA

SK

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Algoritmos de multiplicação e divisão usam deslocamentos

◼ Deslocamentos podem ser usados em decodificação e outras operações importantes

◼ DESLOCADOR

◼ Necessidade de um deslocador

◼ Deslocamento pode ser feito na ULA, mas pode ser interessante tê-lo fora dela

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Parte Operativa

FEDCBA-110

MAR MBR

PC AC SP IR TIR

AM

ASK

BMA

SK

ALU

Endereços Dados

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Parte Operativa

◼ Instruções de programas são executados segundo uma ordem precisa

◼ Uma microarquitetura necessita saber, qual a próxima instrução a ser executada

◼ APONTADOR DE PROGRAMA

◼ Necessidade de um registrador apontador de programa (PC)

◼ Necessidade de realização de operações sobre o conteúdo do PC, para atualização a cada instrução executada

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Parte Operativa

FEDCBA-110

MAR MBR

PC AC SP IR TIR

AM

ASK

BMA

SK

ALU

Z N

WR RD Endereços Dados

F SAMUX

MBR

MAR

WR RDA B

C11

2 2

4

4

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Departamento de Informática

Parte Operativa

FEDCBA-110

MAR MBR

PC AC SP IR TIR

AM

ASK

BMA

SK

ALU

Z N

WR RD Endereços Dados

F SAMUX

MBR

MAR

WR RDA B

C11

2 2

4

4

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Parte Operativa

◼ Interface PO/C

◼ AMUX: Controla a entrada do multiplexador

◼ ALU: Define a operação da ULA

◼ SH: Define se há deslocamento e a direção

◼ MBR: Habilita escrita no MBR a partir do deslocador

◼ MAR: Habilita escrita no MAR a partir do latch B

◼ RD: Requisita leitura da memória

◼ WR: Requisita escrita na memória

◼ ENC: Controla armazenamento nos registradores