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Organização e Arquitetura de Computadores I Microarquitetura Ivan Saraiva Silva.

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Apresentação em tema: "Organização e Arquitetura de Computadores I Microarquitetura Ivan Saraiva Silva."— Transcrição da apresentação:

1 Organização e Arquitetura de Computadores I Microarquitetura Ivan Saraiva Silva

2 Sumário Unidades lógicas Microarquitetura MIC Parte Operativa e Parte de Controle MIC – Parte Operativa Leitura e Escrita em Registradores

3 Microarquitetura Uma Microarquitetura é dividida em uma Parte Operativa e uma Parte de Controle Parte Operativa (ou Caminho de Dados) –Constituida 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

4 MIC O MIC é uma microarquitetura didática usado por Tannenbaum Existem algumas versões do MIC: MIC-1, MIC-2, MIC-3 e MIC-4 MIC é uma máquina multicíclo O MIC é constituído de: –Pequeno conjunto de instruções –um banco de registradores –Uma ULA –Três barramentos internos

5 MIC (Tanenbaum) Parte Operativa Parte de Controle

6 MIC: Parte de Controle Parte Operativa MIR Registrador de Controle

7 MIC: Parte de Controle Parte Operativa MIR Micro MEM Memória de Controle Registrador de Controle

8 MIC: Parte de Controle Parte Operativa MIR Micro MEM Memória de Controle Registrador de Controle Seqüenciador

9 MIC: Parte de Controle Parte Operativa MIR Micro MEM Memória de Controle Registrador de Controle Seqüenciador Registrador MPC Lógica de Cálculo do MPC

10 MIC: 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

11 MIC: Parte Operativa MARMBR

12 MIC: Parte Operativa Instruções de um programas são executados segundo uma ordem precisa Uma microarquitetura necessita saber, sempre, 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.

13 MIC: Parte Operativa MARMBR

14 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC A B 1 C

15 MIC: Parte Operativa A Instrução lida da memória é armazenada para decodificação e uso futuro. REGISTRADOR DE INSTRÇÕES Necessidade armazenamento dos dados vindos da memória Necessidade de um registrador de instrução

16 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC A B 1 C

17 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC A B 1 C IRIR TIRTIR

18 MIC: 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

19 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 C IRIR TIRTIR A B

20 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 C IRIR TIRTIR A B

21 MIC: 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

22 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR A B C

23 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA A B C

24 MIC: 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 Acumulador (AC)

25 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA A B C

26 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC A B C

27 MIC: 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)

28 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC A B C

29 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP A B C

30 MIC: Parte Operativa O MIC possui dois formatos de instrução: ENDEREÇOCODOP 4 bits 12 bits ENDEREÇOCODOP 8 bits CODOP 16 bits Formato 1 Formato 2 Formato 3

31 MIC: Parte Operativa MASCARAS DE BIT AMASK = 0x0FFF –Recupera o endereço em instruções no formato 1 BMASK = 0X00FF –Recupera o endereço em instruções no formato 2

32 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP A B C

33 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP AMAM BMBM A B C

34 MIC: 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 também pode ser interessante fora dela

35 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP AMAM BMBM A B C MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP AMAM BMBM A B C

36 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC 1 IRIR TIRTIR ABCFDE ULA ACAC SPSP AMAM BMBM A B C 0

37 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE ZN ULA A B C

38 MIC: Parte Operativa Muitas unidades da parte operativa de um processador necessitam de controle explicito Estes controles são gerados pela Parte de controle e enviados Ciclo-a-Ciclo à Parte de Controle SINAIS DE CONTROLE

39 MIC: Parte Operativa MARMBR PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE ZN C ULA A B 16 RDWR

40 MIC: Parte Operativa Interface PO/PC –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 –A, B e C : Endereços de leitura (A e B) e escrita (C) nos registradores

41 MIC: Parte Operativa LEITURA NOS REGISTRADORES PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE A B 16 A B C

42 MIC: Parte Operativa PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE A B 16 LEITURA NOS REGISTRADORES 16 A B C

43 MIC: Parte Operativa ESCRITA NOS REGISTRADORES PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE C ENC C

44 MIC: Parte Operativa PCPC ACAC SPSP IRIR TIRTIR 01A AMAM BMBM BCFDE C ENC C ESCRITA NOS REGISTRADORES

45 MIC: Parte Operativa Um projeto não se inicia na parte operativa –Há uma aplicação ou um conjunto de aplicações –Há um conjunto de instruções A microarquitetura é uma solução de compromisso entre as necessidades e o custo do projeto


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