Jacquard / Babbage Impressora Perf. cartões ALU Memória Programa

Apresentação em tema: "Jacquard / Babbage Impressora Perf. cartões ALU Memória Programa"— Transcrição da apresentação:

1 Jacquard / Babbage Impressora Perf. cartões ALU Memória Programa
Cartões de operação Cartões variáveis Programa

2 Jacquard / Babbage Programa e dados armazenados separadamente;
Programa - seqüência de cartões perfurados; Cartões especificam as variáveis envolvidas na operação.

3 Estrutura do ENIAC Card reader Printer and card punch Multiplier
Divider And Square rooler Function Tables A1 A2 A30 Master programmer unit Program Lines Accumulators

4 O Modelo de Barramento do Sistema
O Modelo de von Neumann Unidade de memória Aritmética e lógica de controle de saída de entrada O Modelo de Barramento do Sistema Barramento de Dados CPU (ALU, Registradores e Controle) Memória Entrada e Saída (E/S) Barramentos do Sistema Barramento de Endereços Barramento de Controle

5 Estrutura do Computador

6 Arquitetura de um computador de
primeira geração Unidades de memória secundária Console (tty) Leitora de cartões Impressora e perfuradora de cartões Unidade Aritmética e Lógica Unidade de Controle Memória principal Equipamentos de entrada e saída Unidade Central de processamento

7 Memória principal Arquitetura de um computador de primeira geração
Unidades de memória secundária Unidade Central de processamento Memória principal Unidade Aritmética e Lógica Console (tty) Unidade de Controle Leitora de cartões Impressora e perfuradora de cartões Equipamentos de entrada e saída

8 Estrutura de uma CPU simples
Circuitos de Aritmética e lógica AC Memória principal M R D E PC RI Unidade de controle C0 C1 AC = 0 C10 C9 C8 C11 C7 C6 C5 C0(ADD) C1(AND) C2(COMP) C3(READ) C4(WRITE)

9 Sinais de controle da CPU simples
Sinal de controle Operação controlada C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 AC  AC + RDM AC  AC ^ RDM AC  ~AC (complemento) RDM M[REM] (READ M) M[REM]  RDM (WRITE M) RDM  AC AC  RDM REM  RDM(ADR) PC  RDM (ADR) PC  PC + 1 REM  PC RI  RDM (OP) RIGHT-SHIFT AC

10 Estrutura de uma CPU extendida
V AC = 0 AC < 0 C26 C28 Flags C27 COUNT = (n-2) C0 C1 Circuitos de aritmética e lógica COUNT C22 C25 C2 C23 MQ(n-1) C14 C12 C21 C20 C17 C13 AC MQ Memória principal M C3 C16 C4 C15 C5 C6 C19 C18 R D M C11 C7 C8 RI R E M PC C9 C24 C10 AC=0 Unidade de controle microprogramada C0 AC<0 C1 MQ(n-1) . COUNT = (n-2) V C28

11 Sinais de controle da CPU estendida
Sinal de controle Operação controlada AC  AC + RDM AC  AC ^ RDM AC  AC RDM  M[REM] (READ M) M[REM]  RDM (WRITE M) RDM  AC AC  RDM REM  RDM (ADR) PC  RDM (ADR) PC  PC + 1 REM  PC RI  RDM (OP) RIGHT-SHIFT AC LEFT-SHIFT AC RIGTH-SHIFT (AC, MQ) LEFT-SHIFT (AC, MQ) AC  0 AC(0)  AC(0) v V MQ  RDM RDM  MQ MQ(n-1)  1 MQ(n-1)  0 COUNT  COUNT + 1 AC  AC – RDM PC  RI COUNT  0 V  0 V  1 FLAGS  0 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28

12 Máquina de John von Neumann
Programa e dados são armazenados juntos na memória principal; O programa é executado seqüencialmente; A memória é endereçável.

13 Instruções e dados armazenados na memória indistintamente.
Uma palavra escolhida aleatoriamente na memória não pode ser identificada como uma instrução ou um palavra de dado. O significado de uma palavra é determinado pela maneira como o processador vai interpreta-la.

14 Modelo de von Neumann Acumulador - registrador que armazena o primeiro operando da instrução; Instruções especificam apenas o segundo operando. O resultado é armazenado no acumulador.

15 Memória RDM - registrador de dados da memória
REM - registrador de endereços da memória barramento de endereços R Memória E M R D M Decodificador Barramento de dados

16 Acesso a memória O Registrador de Endereços da Memória (REM) armazena o endereço da palavra de memória durante um acesso (leitura ou escrita); O Registrador de Dados da Memória (RDM) armazena o conteúdo da palavra de memória lida em uma operação de leitura ou que será escrita na memória; O endereço é decodificado para localizar a palavra a ser acessada.

17 Palavra de memória O tamanho do RDM determinará a quantidade de bits que poderá ser transferida em um único acesso a memória - o tamanho da palavra de memória; O tamanho do REM determinará o tamanho do espaço de endereçamento da memória, ou seja, a quantidade de palavras que poderão ser endereçadas; O RDM determinará a largura do barramento de dados; O REM determinará a largura do barramento de endereços.

18 Modelo de von Neumann Quantidade de acesso a memória é muito grande: necessita acessar a memória para buscar a instrução e operandos e armazenar resultados. Tempo de acesso à memória é muito grande  decodificação do endereço e transferência do dado.

19 Utilização de registradores de uso geral:
reduz a quantidade de acessos à memória principal; armazenar dados - resultados de operações, endereços e operandos de instrução que estão sendo utilizados várias vezes (resolver uma expressão; variável de controle de uma estrutura “for”); acesso mais rápido ao dado - os registradores estão contidos dentro da UCP;

20 Unidade de Controle Responsável por gerar os sinais de controle necessários para a busca e execução das instruções, além de coordenar outras unidades como memória e dispositivos de entrada e saída de dados.

21 Unidade de Controle Síncrona ou Assíncrona
Assíncrona: as operações são executadas independentemente. Ao término de uma, começa a próxima. Síncrona: existe um circuito oscilador responsável por gerar uma referência de tempo para realização das operações - CLOCK.

22 Organização da Unidade de Controle
Por circuito (ou lógica fixa); Microprogramada Por circuito: existem circuitos específicos para execução das operações. Microprogramada: para cada instrução existe um microprograma.

23 Exercícios Quais os princípios da máquina de von Neumann ?
Compare a máquina de von Neumann com as máquinas anteriores ? Quais os componentes da Unidade Central de Processamento (UCP) ? Quais as funções da unidade de controle ? As máquinas que possuem clock são ditas:.... Qual a função do clock ? O que é um registrador ? De que são construídos registradores ? Qual a função dos registradores na UCP ? Quais as funções dos registradores RI e CI ? Quais as funções dos registradores RDM e REM ?

24 Linguagem de Máquina Conjunto de código binários que a unidade de controle é capaz de decodificar e executar; É formada pela conjunto de instruções da máquina; É específica de cada máquina (ou família de máquinas).

25 Linguagem de Montagem (Assembly)
Associa símbolos aos códigos binários; Cada símbolo representa uma instrução (ou pseudo-instrução); Símbolo representa a operação associada: ADD - adição; SUB - subtração ... São mnemônicos; É específica da máquina.

26 Montador (Assembler) Responsável por gerar um programa em linguagem de máquina a partir de um programa escrito em linguagem de montagem; Símbolos  instruções de máquina ADD M 

27 Linguagens de alto-nível
PASCAL, C, FORTRAN, Algol, Visual AGE, Small Talk, Java, Modula, ADA ... Possuem construções mais complexas - while, for, repeat ... Programas independentes da máquina; Possuem uma estrutura bem definida.

28 Compilador Traduzir um programa escrito em uma linguagem de alto nível na linguagem da máquina alvo (linguagem de máquina); Verificar se os comandos estão corretamente construídos; se pertencem a estrutura da linguagem; gerar instruções de máquina; Um comando em uma linguagem de A-N pode gerar várias instruções de máquina - for i := 1 to 200 do

29 Interpretador Interpreta (analisa) os comandos de um programa (um de cada vez) e executa as operações especificadas; BASIC

30 Formato das Instruções
Máquinas com registradores de uso geral, os operandos e resultados das instruções podem residir em registradores; A instrução especifica o(s) registrador(es) que contém os operandos; Instruções mais curtas; Menos acessos a memória.

31 Formato das instruções (cont.)
Máquinas de um endereço: a instrução especifica apenas o segundo operando; Máquinas de dois endereços: a instrução especifica os dois operandos e o resultado é armazenado no lugar do primeiro operando; Máquinas de três endereços: a instrução especifica os operandos e o resultado da operação.

32 Modos de endereçamento
Facilitar a atividade de programação; Reduzir a quantidade bits (tamanho) da instrução.

33 Modos de endereçamento (cont.)
Modo implícito: a instrução especifica o operando; Modo de endereçamento imediato: o operando está contido na própria instrução; Modo de endereçamento direto: o campo de endereço da instrução especifica o endereço do operando na memória; Modo de endereçamento indireto: o campo de endereço da instrução especifica a palavra de memória que contém o endereço do operando na memória;

34 Modos de endereçamento (cont.)
Modo relativo: o campo de endereço da instrução especifica o endereço do operando na memória em relação ao CI; Modo registrador base (ou base+deslocamento): o campo de endereço contém o endereço do operando em relação a um endereço base; Modo indexado: existe um registrador que é utilizado como índice para cálculo do endereço efetivo (físico).