A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Organização de Computadores Unidade Central de Processamento - CPU Carlos Sampaio Atualizado a partir do original do Prof. Rodrigo.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Organização de Computadores Unidade Central de Processamento - CPU Carlos Sampaio Atualizado a partir do original do Prof. Rodrigo."— Transcrição da apresentação:

1 Organização de Computadores Unidade Central de Processamento - CPU Carlos Sampaio Atualizado a partir do original do Prof. Rodrigo Cavalcanti

2 CPU Unidade Central de ProcessamentoUnidade Central de Processamento –Objetivos Conhecer em mais detalhes a organização interna de uma CPU –Introdução É o componente do sistema de computação responsável por comandar a realização de qualquer operação executada por um computador. Comanda operações de: –Processamento –Controle

3 CPU Registradores Unidade de Controle Unidade Logica e Aritimética (ULA) Memória Principal Disco Impressora Dispositivos de E/S Barramento

4 CPU Unidade Central de Processamento – UCP (Central Processing Unity – CPU)Unidade Central de Processamento – UCP (Central Processing Unity – CPU) –“Cérebro” do Computador; –Função: memória principal –Função: executar os programas armazenados na memória principal. O processador busca cada instrução na memória, examina-a e executa uma após outra.

5 CPU Operações realizadas pela UCPOperações realizadas pela UCP –Processamento Operações aritméticas e lógicas; Movimentação de dados; Desvios; Operações de entrada ou saída; –Controle Busca, interpretação e controle da execução das instruções; Controle da ação dos demais componentes do sistema de computação (memória, entrada/saída).

6 CPU CPU - Componentes fundamentaisCPU - Componentes fundamentais –Unidade de Controle (UC) –Unidade Aritmética e Lógica (UAL ou ULA) –Registros (Registradores) –Sistemas de Comunicação (Barramentos)

7 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento execução de uma instruçãoSe encarrega de realizar as atividades relacionadas com a efetiva execução de uma instrução. –Função Controle busca interpretaçãocontrole da execuçãoSe encarrega das atividades de busca (1), interpretação (2) e controle da execução (3) das instruções de um programa; controla a ação dos demais componentesTambém controla a ação dos demais componentes do sistema de computação (memória e dispositivos de entrada/saída).

8 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento Entre as atividades comuns a esta função estão: –Operações aritméticas (somar, subtrair, multiplicar, dividir) –Operações lógicas (and, or, etc.) –Movimentação de dados (memória – CPU, CPU – memória, registrador – registrador) –Desvios (alteração da seqüência de execução das instruções) –Operações de entrada ou saída. instruções de máquinaEssas operações, e os endereços dos dados que elas manipulam, têm que estar representadas em instruções de máquina. seqüência de bits –Instrução de máquina é uma seqüência de bits que formaliza uma determinada operação a ser realizada pelo processador.

9 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento A instrução de máquina, portanto, consiste em: –Um grupo de bits que identifica a operação a ser executada; –Outro grupo de bits que permite identificar os endereços dos dados que serão manipulados pela operação. programa conjunto de instruções de máquinaUm programa executável, portanto, é constituído de um conjunto de instruções de máquina seqüencialmente organizadas. Código da Operação Campo(s) de Operando(s)

10 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento Para que a execução do programa tenha início é necessário que: 1.As instruções a serem executadas estejam armazenadas em células sucessivas na MP; 2.O endereço da 1a instrução do programa esteja armazenado na CPU para que a mesma possa buscá- la na memória. Componentes relacionados com a função processamento –ULA – Unidade Lógica e Aritmética –Registradores de Propósito Geral.

11 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento ULA – Unidade Lógica e Aritmética –Dispositivo da CPU que executa realmente as operações matemáticas com os dados. »Soma, multiplicação, divisão, subtração »Operação lógica AND, OR »Incremento, decremento

12 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Processamento Registradores de Propósito Geral –Memória específica da CPU para armazenamento de dados e informações –Para que um dado possa ser transferido para a ULA é necessário que ele esteja armazenado em um registrador –O resultado de uma operação lógica ou aritmética realizada na ULA também é temporariamente armazenado em um registrador –Têm o tamanho de uma palavra

13 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Esquema da CPU

14 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle Entre as atividades comuns a esta função estão: –Busca da instrução que será executada, armazenando-a em um registrador. –Interpretação das ações a serem desencadeadas com a execução da instrução. –Geração dos sinais de controle enviados aos diversos componentes do sistema para ativar a execução da instrução.

15 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle Componentes relacionados com a função controle –UC –UC – Unidade de Controle. –Relógio –Relógio (Clock). –RI –RI – Registrador de Instrução. –CI –CI – Contador de Instrução. –Decodificador de instruções –Decodificador de instruções. –REM –REM – Registrador de Endereços de Memória. –RDM –RDM – Registrador de Dados de Memória.

16 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle UC - Unidade de ControleUC - Unidade de Controle –Parte da CPU responsável pela busca, interpretação e controle de execução das instruções, e o controle dos demais componentes do computador; –Envia ordens de cálculo para a ULA, que indica os valores a processar, e os coloca nos registradores para esse efeito. –A partir da UC a informação é transferida para as outras partes que constituem o computador, como a memória, os sistemas de E/S, etc..

17 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle RelógioRelógio –É o dispositivo gerador de pulsos elétricos que faz com que a UC possa emitir sinais de controle, em vários instantes de tempo de duração fixa e igual, durante o período de realização de um ciclo de instrução. ciclode relógio –A duração de um pulso chama-se de ciclo de relógio. –A quantidade de vezes em que um pulso se repete por segundo define a freqüência de operação do relógio. Hertz –A freqüência do relógio é usada para definir a velocidade em Hertz (Hz) da CPU.  Exemplo:  Exemplo: 400 MHz

18 CPU Multiplicador de Clock (computadores Modernos)Multiplicador de Clock (computadores Modernos) –Muitos dispositivos interconectados; –Varias velocidades de operação; –Utilização de Buffers na comunicação no barramento interno;  Exemplo: DX2Intel 80486DX2 (clock dobrado) 50, 66 MHz em processadores de 25 e 33 MHz FSB – Front Side Bus –Barramento externo de dados/endereços (FSB – Front Side Bus) –Fator de multiplicação de CPU

19 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle RelógioRelógio ciclode relógio –O período de tempo de duração de um ciclo de relógio é o inverso da freqüência  Exemplo: T = 1 / 400 MHZ = 2,5 ns ciclode relógio microoperação ciclo de instrução –O ciclo de relógio está relacionado à realização de uma microoperação durante um ciclo de instrução. FSB = 266 MHz FP = 6x »Pergunta: Em um computador com os seguintes parâmetros de CPU: FSB = 266 MHz e Fator de Multiplicação FP = 6x »Qual a freqüência operacional da CPU? ciclode relógio »Quanto tempo dura um ciclo de relógio ? ≈1,6 GHz ≈ 625 ps

20 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle RegistradoresRegistradores –Função: –Função: armazenamento de dados e resultados que serão usados pela ULA; –Servem de memória auxiliar básica para a ULA; –Classificação (atual): »Registradores de uso geral »Registradores de uso específico largura quantidade de bits que podem armazenar palavra –Em geral, os registradores de dados da UCP têm uma largura (quantidade de bits que podem armazenar) igual ao tamanho estabelecido pelo fabricante para a palavra do referido processador. –A quantidade e o emprego dos registradores variam bastante de modelo para modelo de CPU.

21 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle BarramentosBarramentos dadosendereçossinais de controle instruções –Conjunto de fios paralelos que permite a transmissão de dados, endereços, sinais de controle e instruções  Tipos: »Existem barramentos internos e externos ao processador

22 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle RegistradoresRegistradores –Em função de estarem dentro do processador, podem ser lidos e escritos a uma velocidade bastante alta.  RI – Registrador de Instrução »Armazena a instrução sendo executada pela CPU.  CI – Contador de Instrução »Armazena o endereço da próxima instrução a ser executada. »Após a busca de uma instrução, automaticamente o CI armazenará o endereço da próxima instrução.

23 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle Registradores e BarramentosRegistradores e Barramentos  Decodificador de Instrução »Dispositivo utilizado para identificar que operação será realizada.  RDM – Registrador de Dados da Memória o conteúdo de uma ou mais células MP para a CPU leitura CPU para a MP escrita »Armazena temporariamente o conteúdo de uma ou mais células que estão sendo transferidas da MP para a CPU em uma operação de leitura ou da CPU para a MP em uma operação de escrita.  Barramento de Dados RDM MP CPU MP »Meio de transmissão que interliga o RDM à MP, para transferência de informações entre CPU e MP; CPU  MP escrita leitura »É bidirecional, os dados podem percorrer o caminho CPU  MP em uma operação de escrita, ou o caminho inverso em uma leitura.

24 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle Registradores e BarramentosRegistradores e Barramentos  REM – Registrador de Endereço de Memória o endereço de acesso a uma posição de memória »Armazena temporariamente o endereço de acesso a uma posição de memória, ao se iniciar uma operação de leitura ou de escrita.  Barramento de Endereços REMMP unidirecionalsomente a CPU »Meio de transmissão que interliga o REM à MP, para transferência de endereços de memória. É unidirecional, pois somente a CPU aciona a MP para realização de operações de leitura ou escrita.

25 CPU Funções realizadas pela CPUFunções realizadas pela CPU –Função Controle BarramentosBarramentos  Barramento de Controle UC MP passagem de sinais de controle bidirecional »Meio de transmissão que interliga a UC à MP, para passagem de sinais de controle durante operações de leitura (READ) ou escrita (WRITE). É bidirecional, pois a CPU envia sinais de controle para a MP para realização de operações de leitura ou escrita e, a MP pode enviar sinais do tipo WAIT para a CPU aguardar o término de uma operação.

26 Dúvidas ?


Carregar ppt "Organização de Computadores Unidade Central de Processamento - CPU Carlos Sampaio Atualizado a partir do original do Prof. Rodrigo."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google