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8/17/2019 Principais Componentes Microprocessador
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Principais Componentes
de um Microprocessador
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8/17/2019 Principais Componentes Microprocessador
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O Microprocessador O microprocessador executa toda uma série de
instruções que lhe dizem o que deve fazer.
Baseado nas instruções que lhe são dadas o
micro processador executa ! coisas "#sicasatravés da sua $%& '&nidade $ritmética e %()ica*+
• ,xecuta as principais operações matem#ticas. Osmicroprocessadores mais recentes no entanto t-m umcoprocessador aritmético cua função é auxiliar na
execução de operações complexas.• Move os dados de uma localização para outra.
• Pode tomar decisões e saltar para um conunto deinstruções "aseadas nessas decisões.
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,xemplo de um microprocessadorsimples
Barramento de endereços/ envia endereços para amem(ria
Barramento de dados /rece"e e envia dados dee para a mem(ria
%inha 01 'read* e %inha
20 '3rite* / diz 4mem(ria qundo querescrever ou lerdeterminado endereço demem(ria
&ma linha de Cloc5 /rel()io que controla o
processador.
&ma linha 0eset / colocaa zero o contador dopro)rama e recomeça aexecução
ALU
Register
A
Register
B
Program
Couter
Adrress
Latch
3-State 3-State
Test
3-State
Register
C
3-State
3-State 3-State
Instrution
decoder
Instrution
Register
Clock
Reset
Write
Read
ata inata out
ata !us Address !us
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,xemplo de um microprocessadorsimples
Os "arramentos de dados e endereços e linhas de 01 e 20li)am 4 mem(ria '0$M ou 0OM*.
Para o exemplo de um processador com+
• "arramento de endereços e de dados com 6 "its
7si)ni8ca que pode endereçar 9:; "
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Como funciona o microprocessador
O CP& rece"e continuamente instruções para serem executadas.
Cada instrução é uma ordem de processamento de dados e o tra"alhodo CP& consiste principalmente em c#lculos e transporte de dados.
O CP& rece"e pelo menos dois tipos de dados+• >nstruções 4 cerca do que fazer com outros dados.
• 1ados que serão processados de acordo com instruções.
$s instruções
• C(di)o de pro)ramação que inclui mensa)ens enviadas ao computador ordens de
impressão entre outras.
1ados
• 1ados do utilizador por exemplo informações de uma "ase de dados folha dec#lculo ima)em etc.
1ados seremprocessados
CP&1ados
Processados
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Como funciona o microprocessador
$ maior car)a de tra"alho do CP& consistena descodi8cação de instruções elocalização de dados.
$ descodi8cação é a percepção deinstruções que o utilizador envia para o CP&.
?odos os PC são compat@veis com o 6A6; ousea os pro)ramas comunicam com o CP&através da mesma fam@lia espec@8ca deinstruções
Os CP& mais recentes t-m de entender asmesmas instruções.
• ,sta compati"ilidade consiste numstandard da indstria.
• ?odos os processadores novos t-m de sercapazes de perce"er e manipular o formatode instruções de 6A66
>nstruções deprocessamentode dados
CP&
1ados aprocessar
1adosProcessados
>nstruções
?radução
>nstruções>nternas
1ados doutilizador
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Como funciona o
microprocessador
Unidade Lógica e Aritmética+,xecuta as principais operaçõesmatem#ticas .
Unidade de Controlo+ contémo microc(di)o que indica 4&nidade $ritmética e %()icacomo funcionar.
Unidade de descodifcação+traduz e descodi8ca asinstruções em lin)ua)emm#quina e colocaas numa 8laaté serem requisitadas pelaunidade de controlo.
Unidade de preetch+ colocaas instruções numa 8la
asse)urando que omicroprocessador funciona demodo cont@nuo.
Unidade de Barramentos+ faza )estão do Duxo de informaçãoentre o microprocessador e oslocais de armazenamento 'discor@)ido 0$M etc.* e periféricos
'impressora monitor etc.*
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
Fuando se prime a tecla9 é enviado um sinal aoprocessador e pedese 4unidade de prefetch parapesquisar na mem(riaprincipal do computador
uma instrução espec@8caso"re os novos dadosdado que não h# nadaacerca disso na cache deinstruções.
G&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
9=Haa "" cc
dd
AIA
2AHA
J
PassoG
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$s instruções che)am aomicroprocessador através daunidade de "arramentosvindas da mem(ria principale são armazenadas na cachede instruções como K9=HL.
$ unidade de prefetch
solicita 4 cache deinstruções uma c(pia doc(di)o K9=HL e enviao 4unidade de descodi8caçãopara processamento
e)uidamente na unidade
de descodi8cação K9=HL oc(di)o é descodi8cado numastrin) de c(di)o "in#rio queé enviada para a unidade decontrolo e para a cache dedados
9
!
N
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo9
9=Haa "" cc
dd
AIA
29HA
J
9 = H
9 = H
GAGGAGA
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$)ora a unidade de controloexecuta a instrução para K9=HL.>sso faz com que o nmero 9sea enviado para o endereço Hna cache de dados ondea)uarda por outras instruções.
Fuando se prime a tecla 9novamente a unidade de
prefetch per)unta 4 mem(riaprincipal do computador e 4cache de instruções quais asinstruções espec@8cas paraesses novos dados. Como nãoencontra nenhuma informaçãona cahe de instruções as ordensv-m da mem(ria principal.
Como aconteceu com o K9=HLos novos dados v-m damem(ria principal e sãoarmazenados na cache deinstruções como K9=JL
:&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo!
9=Haa 9=J"" cc
dd
AIA
29HA
J
;
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$ unidade de prefetch vai 4cache de instruções "uscar umac(pia do c(di)o K9=JL e enviaapara a unidade de descodi8caçãoonde ser# processada.
a unidade de descodi8cação ainstrução K9=JL é descodi8cada etransformada numa strin) de
c(di)o "in#rio que ser# enviadapara a unidade de controlo e paraa cache de dados e indicar# oque fazer com a instrução.
1ado que a unidade de controlosa"e que o nmero 9 ser#armazenado para uso futuro nacache de dados executa a
instrução para K9=JL. >sto fazcom que o nmero 9 sea enviadopara um endereço na cache dedados chamado J onde a)uardacomo o outro 9 por futurasordens.
6&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
PassoN
9=Haa 9=J"" cc
dd
AIA
29
H9 J
9 = J
9 = J
GAGGAGA
Q
GA
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
Fuando premimos a teclaKEL a unidade de prefetchper)unta 4 mem(riaprincipal do computador e 4cache de instruções o queh#de fazer com os novosdados rece"idos que
devem ser KpescadosL damem(ria principal.
1ado que é uma instruçãonova LEL vem para omicroprocessador damem(ria principal e éarmazenado num endereçoda cache de instruçõescomo KHEJ=RL indicandoindicando que os doisvalores vão ser adicionadosum ao outro.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8
c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo:
9=Haa 9=J""HEJ=Rcc
dd
AIA
29
H9 J
H E J =
R
GG
G9
HEJ=R
H E J =
R
GAGGAGA
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$ unidade de prefetch pede4 cache de instruções umac(pia do c(di)o KHEJ=RL eenviaa para a unidade decontrolo para posteriorprocessamento.
a unidade de
descodi8cação KHEJ=RL étraduzido e descodi8cadopara uma strin) "in#riasendo de se)uida enviadapara a unidade de controlo epara a cahe de dados dandoa indicação do que hãode
fazer com a instrução. ?am"ém a unidade %()ica e$ritmética é informada queuma operação $11 vai serexecutada.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo:
9=Haa 9=J""HEJ=Rcc
dd
AIA
29
H9 J
H E J =
R
G!
GN
HEJ=R
H E J =
R
GAGGAGA
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$ unidade de controloenvia um comando$11 para a unidadearitmética e l()icaonde H e J são
adicionados ap(sserem chamados dacache de dados. $p(srealizar a operação aunidade aritmética e
l()ica envia oresultado para serarmazenado num dosendereços dosre)istos.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
N
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i
d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo;
9=Haa 9=J""HEJ=Rcc
dd
AIA
29
H9 J
G:
GAGGAGA
HEJ=R
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$ unidade de controloenvia um comando$11 para a unidadearitmética e l()icaonde H e J são
adicionados ap(sserem chamados dacache de dados. $p(srealizar a operação aunidade aritmética e
l()ica envia oresultado para serarmazenado num dosendereços dosre)istos.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
N
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i
d a d e d e
B a r r a m e n t
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Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo;
9=Haa 9=J""HEJ=Rcc
dd
AIA
29
H9 J
G:
GAGGAGA
HEJ=R
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
Fuando de prime a teclaK=K novamente aunidade de prefetchveri8ca a cache deinstruções para solicitarinstruções so"re os novos
dados mas não vaiencontrar nada.
$ instrução so"re K=Kvem da mem(ria principalpara o microprocessadoratravés da unidade de
"arramentos e 8carmazenada numendereço na cahe deinstruções como c(di)oKP0>? RL.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
N
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i
d a d e d e
B a r r a m e n t
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Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo
9=Haa 9=J""HEJ=RccP0>? R
dd
AIA
29
H9 J
G;
G
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$ unidade de prefetchpede 4 cache deinstruções uma c(pia doc(di)o KP0>? RL eenviaa para a unidadede descodi8cação paraposteriorprocessamento.
a unidade dedescodi8cação KP0>?RL é traduzido e
descodi8cado numastrin) de c(di)o "in#rioque é enviada 4 unidadede controlo para lhedizer o que fazer com ainstrução.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
N
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
o s
Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
Passo6
9=Haa 9=J""HEJ=RccP0>? R
dd
AIA
29
H9 J
G6
GQ
P 0 >
?
R P 0 >
?
R
GAGGAGA
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Execução de uma instrução simples,xecução de uma operação simples do tipo 9E9
$)ora que o valorde KRL foi calculadoe est# armazenadonos re)istos ocomando print s(tem de ir "uscar ocontedo do re)istoe apresent#lo noecrã do computador.
&nidade %()ica e$ritmética
&nidade deControlo
0e)istos
N
& n i d a d e
d e
1 e s c o d i 8 c a ç
ã o
& n i d
a d e d e P r e f e t c h
Cache de dados
& n i d a d e d e
B a r r a m e n t
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Cache de >nstruções
>nput
Output
9 E 9=
PassoQ
9=Haa 9=J""HEJ=RccP0>? R
dd
AIA
29
H9 J
9A
9 E 9 =N
N
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0efer-ncias Souveia T. Ma)alhães $. 9AA Curso Técnico
de Hardware UC$ / ,ditora de >nform#tica %da.