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Processamento de dados na UCP e memória UCP A Unidade Central de Processamento - CPU, desempenha um papel vital no funcionamento de um sistema de computação.

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1 Processamento de dados na UCP e memória UCP A Unidade Central de Processamento - CPU, desempenha um papel vital no funcionamento de um sistema de computação. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

2 Processamento de dados na UCP e memória UCP O processador é o componente vital do sistema de Computação ele é responsável pela realização das operações de processamento (os cálculos matemáticos etc.). Responsável também pelo controle, durante a execução de um programa. Um programa, para ser efetivamente executado pelo processador, deve ser constituído de uma série de instruções de máquina. Para que a execução tenha início, as instruções devem ser armazenadas em células sucessivas, na memória principal. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

3 Processamento de dados na UCP e memória UCP Composição da UCP Formada basicamente por um conjunto de registradores Armazenam dados e instrução correntes. Os registradores são utilizados como locais de armazenamento temporário de dados provenientes da memória destinados à ULA, ou vice-versa. Existem ainda registradores cuja função é armazenar informações relevantes ao controle do processamento. Os principais registradores utilizados na arquitetura de Von Neumann e suas respectivas funções são os Seguintes: INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

4 Processamento de dados na UCP e memória UCP Composição da UCP Contador de Programa (PC, do inglês “Program Counter”) : Contém o endereço da memória cujo conteúdo deve ser interpretado como a próxima instrução. Registrador de Instrução (IR, do inglês “Instruction Register”): Contém a próxima instrução a ser executada. Registrador de Endereço da Memória (MAR, do inglês “Memory Address Register”): Contém o endereço da posição da memória a ser lida ou escrita. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

5 Processamento de dados na UCP e memória UCP Composição da UCP Registrador de Dados da Memória (MDR, do inglês “Memory Data Register”): Contém o dado a ser lido ou escrito na memória. Registradores de Propósito Geral (R): São utilizados para armazenar resultados intermediários INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

6 Processamento de dados na UCP e memória UCP Funções da UCP Buscar uma instrução na memória Decodificar a operação Buscar os dados Executar a operação com o(s) dado(s) Guardar o resultado Reiniciar o processo INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

7 Processamento de dados na UCP e memória Instrução Definição: é uma operação elementar, capaz de ser executada pela máquina (interpretada pelo CPU). As classes de instruções necessárias são poucas: ■ Aritméticas e lógicas ■ Transferências de dados ■ Controle da sequência de execução INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

8 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Um registrador é um local interno à CPU, onde os dados que foram buscados na memória são armazenados. O registrador é um circuito lógico que tem a finalidade de reter a curto prazo um conjunto de bits. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

9 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Contador de Dados (CD) Para podermos acessar uma palavra de dados da memória (tanto para ler seu conteúdo, como para armazenar dados dentro dela), precisamos identificar seu endereço. Este endereço fica armazenado em um registrador denominado Contador de Dados [CD]. O tamanho do CD dependerá do tamanho máximo de memória endereçável pelo microprocessador. CD 8bits — 2^8=256 palavras de memória (endereços) CD 16bits — 2^16=65536 palavras de memória (endereços) INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

10 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Registro de Instrução (I) Para manusear os códigos de instrução, a CPU necessitará de um registrador para armazenar os códigos de instrução. O código de instrução é armazenado no registro denominado Registro de Instrução (I). A CPU sempre irá interpretar o conteúdo do registro de instrução como sendo um código de instrução. Após o armazenamento dos códigos de instrução no Registro de Instrução, inicia-se o processo de decodificação. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

11 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Contador de Programa (PC) Para poder manusear os códigos de instrução, a CPU necessitará armazenar os endereços da palavra de memória da qual o código de instrução será lido. O endereço da palavra de memória da qual o código de instrução será lido é fornecido por um registro denominado Contador de Programa (PC). O PC é análogo ao CD, porém o PC é assumido para endereçar sempre palavras de memória de programa. Funcionamento: PC=PC + 1 INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

12 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Para entendermos a utilização dos registradores da CPU voltaremos ao programa da adição binária. Cada passo do programa será tratado como uma instrução. Inicialmente o PC contém 0400H, o endereço da primeira palavra de instrução do programa na memória. O conteúdo dos outros registradores são desconhecidos. Os dados contidos nas palavras de memória de endereço 0A30H e 0A31H são inicialmente 7AH e 2FH. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

13 Processamento de dados na UCP e memória Registradores Para entendermos a utilização dos registradores da CPU voltaremos ao programa da adição binária. Cada passo do programa será tratado como uma instrução. Inicialmente o PC contém 0400H, o endereço da primeira palavra de instrução do programa na memória. O conteúdo dos outros registradores são desconhecidos. Os dados contidos nas palavras de memória de endereço 0A30H e 0A31H são inicialmente 7AH e 2FH. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

14 Processamento de dados na UCP e memória Registradores A CPU carrega o conteúdo da palavra de memória endereçada pelo PC no registro de Instrução (I), assegurando assim que o conteúdo desta palavra de memória seja interpretado como um código de instrução. A CPU então incrementa o conteúdo do PC. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

15 Processamento de dados na UCP e memória Registradores A CPU carrega o conteúdo da palavra de memória endereçada pelo PC no registro de Instrução (I), assegurando assim que o conteúdo desta palavra de memória seja interpretado como um código de instrução. A CPU então incrementa o conteúdo do PC. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

16 Processamento de dados na UCP e memória Registradores O código 9C, aparecendo no registro de Instrução, faz a lógica da CPU implementar 2 passos. Primeiro, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo PC é lido da memória, mas é armazenado no byte mais alto do contador de dados (CD). A CPU então incrementa o conteúdo do PC. Em seguida, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo novo PC é lido da memória e armazenado no byte mais baixo do CD. A CPU incrementa novamente o conteúdo do PC. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

17 Processamento de dados na UCP e memória Registradores O código 9C, aparecendo no registro de Instrução, faz a lógica da CPU implementar 2 passos. Primeiro, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo PC é lido da memória, mas é armazenado no byte mais alto do contador de dados (CD). A CPU então incrementa o conteúdo do PC. Em seguida, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo novo PC é lido da memória e armazenado no byte mais baixo do CD. A CPU incrementa novamente o conteúdo do PC. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

18 Processamento de dados na UCP e memória Registradores O código 9C, aparecendo no registro de Instrução, faz a lógica da CPU implementar 2 passos. Primeiro, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo PC é lido da memória, mas é armazenado no byte mais alto do contador de dados (CD). A CPU então incrementa o conteúdo do PC. Em seguida, o conteúdo do byte de memória endereçado pelo novo PC é lido da memória e armazenado no byte mais baixo do CD. A CPU incrementa novamente o conteúdo do PC. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

19 Processamento de dados na UCP e memória Registradores A execução da Instrução 1 foi completada. O conteúdo dos bytes de memória 0401H e 0402H foram carregados no registrador CD. O código de instrução necessita de dados que o seguisse imediatamente. Este tipo de dado, que aparece imediatamente após um código de instrução de um programa na memória, é chamado dado imediato, ou dado literal. Na Instrução 1, os bytes de memória 0401H e 0402H contêm o dado imediato 0A30H. O código de instrução 9CH, lido da posição 0400H, identifica a maneira pela qual o dado imediato 0A30H deve ser interpretado pela CPU. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS

20 Processamento de dados na UCP e memória Exercícios: 1.Quais são as funções da UCP? 2.O que são instruções de computador? 3.O que são registradores? 4.Quais são os principais registradores? TRABALHO Fatores que afetam a velocidade no processamento e CPUs usadas atualmente. Entrega dia 29/09 Via Formato doc, pdf ou docx INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS


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