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Unidade Central de Processamento Sistemas Digitais CIn-UFPE.

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Apresentação em tema: "Unidade Central de Processamento Sistemas Digitais CIn-UFPE."— Transcrição da apresentação:

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2 Unidade Central de Processamento Sistemas Digitais CIn-UFPE

3 Como funciona um computador simples Vídeo Teclado Memória Programas + Dados E/S Buffers ALU PC IR Gerais MAR MBR oUnid. processamento oUnid. controle IR – Instruction Register PC – Program Counter MAR – Memory Address Register MBR – Memory Bus Register

4 Como funciona um computador? Busca a próxima instrução Busca a próxima instrução Executa a instrução Início Término

5 Executando um programa Busca instrução Executa instrução Busca operando Decodifica instrução Armazena resultado Incrementa PC

6 Exemplo - Simple statements Exemplo: /* Programa que repete uma seqüência de adições de três sinais de entrada (a+b+c) e mostra o resultado (z = a=b+c) Sigad:CLRLD/* Clear acumulador Y, Z e carrega valor de A em X ADD/*ADD 1o. valor, guarda resultado e lë novo valor ADD/*ADD 2o.valor, guarda resultado e lë novo valor ADD/*ADD 3o.valor, guarda resultado DISPSigad/*mostra resultado e repete cálculo em Z Como construir uma unidade de controle que implemente este programa? Estado Estado/saída Q A Sigad: Q B /CLRLD Q B Q C /ADD Q C Q D /ADD Q D Q E /ADD Q E Q A /DISP Y + X controle Ty Tx Z Tz entrada saída A clk

7 Z = a+b+c Clk Y + X controle Tx Ty Tz Q A Sigad: Q B /CLRLD Q B Q C /ADD Q C Q D /ADD Q D Q E /ADD Q E Q A /DISP entrada saída A = a Q B ADD A=b Y=0 X=a Z=0 Ty=1 Tx=1 Tz=2 A = b a 0 0 Q C ADD A=c Y=a X=b Z=0 Ty=1 Tx=1 Tz=2 A = c b a 0 Q D ADD A=- Y=a+b X=c Z=0 Ty=1 Tx=1 Tz=2 A = - c a+b 0 Q E A=- Y=a+b+c X=- Z=0 Ty=0 Tx=0 Tz=1 DISP A = - - a+b+c 0 A=- Y=- X=- Z= a+b+c Q A A = a+b+c Z Clk T [0] = clear [1] = load [2] = hold Q A CLRLD A=a Y=- X=- Z=- Ty=0 Tx=1 Tz=0

8 saída Y + X controle Tx Ty Z Tz entrada A clk Z = a + b + c X = -; Y=-; Z=-; 00 CLRD end+0(a) X = a; Y=0; Z=0; Execução de um progama memória cpu memória cpu memória Contador de programa Memória: Instruções end(dados) Contador do Programa (PC) cpu 01 ADD end+1(b) X = b; Y=a; Z=0; 02 ADD end+2(c) X = c ; Y= a+b; Z =0; 03 ADD - X = -; Y= a+b+c; Z =0; X = -; Y= a+b+c; Z =a+b+c; 04 DISP - Instruções end (dados) memória Inst |dados

9 Memória 0 15 sinal Dado Instrução magnitude Opcode Endereço 4 Opcode

10 Executando um programa PC (endereço) AC (operando) IR (Instrução) Registradores da CPU... Memória Opcode | endereço dados

11 Executando um programa PC AC IR Registradores da CPU Memória Opcode | endereço dados

12 Executando um programa PC AC IR Registradores da CPU Memória Opcode | endereço dados

13 Executando um programa PC AC IR Registradores da CPU Memória Opcode | endereço dados

14 Executando um programa PC AC IR Registradores da CPU Memória Opcode | endereço dados

15 Executando um programa PC AC IR Registradores da CPU Memória Opcode | endereço dados

16 Processor Memory Input/Ouput Data Bus Address Bus PC IR AC MDR MAR ALU Control Unit Arquitetura do computador PC = Program counter IR = Instruction register AC = Acumulador MAR = Memory Address Register MDR = Memory Data Register ALU = Arithmetic & Logic Unit Memória Dispositivo de entrada e saída(E/S)

17 Arquitetura do computador PC - program counter – indica a próxima instrução a ser executada. IR - Instruction register – recebe a instrução a ser decodificada pela CPU. AC – Acumulador (registrador auxiliar). Guarda temporariamente valores sendo calculados. MAR – Registrador que indica a próxima posição de memória a ser referenciada. Conectado ao barramento de endereços. MDR – Registrador usado para receber ou transmitir dados. Conectado ao barramento de dados. ALU (ULA) – Unidade Lógica

18 Instruções básicas Formato da instrução do computador

19 Assembly LanguageMachineLanguage LOADB0211 ADDC0012 CPU - P1 Conjunto de instruções básicas –Exemplo de um programa no P1: A = B+C A (acumulador), B e C são endereços de memória

20 CPU - P1 Fluxo de execução de instruções

21 CPU - P1 Fluxo de execução de instruções detalhada

22 CPU - P1 LOAD B Opcode address Load address AC<- conteúdo do endereço de memória PC ADD C Load B ADD C A = B+C A (acumulador), B e C são endereços de memória Assembly Language MachineLanguage LOADB0211 ADDC

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26 Figure 8.12 MIF file containg P 1 Computer Program.

27 Figure 8.13 Simulation of the Simple P 1 Computer Program.

28 Projetos b a c d e f g clk 4 CPU - P 1 Decoder BCD 7-Segm. 4 Dispositivo de I/O Saída Entrada programa Calcular a média aritmética de três números previamente colocados na memória da CPU e mostrar o resultado no display. Comparar elementos de um array (5 elementos), colocando o maior deles numa variável "resultado e no display. Os resultados das operações devem ser enviados para o display (dispositivo de saída do sistema) reset

29 Arquitetura/plataforma de prototipação Robô CPU Motor 1 Motor 2 Memória Controle dos motores Motor 1 Motor 2 Decodificador Driver


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