Processamento de dados na UCP e memória UCP

1. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

2. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

3. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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:

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

5. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS • 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

6. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS • 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

7. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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

8. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

9. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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)

10. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

11. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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

12. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

13. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

14. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

15. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

16. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

17. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

18. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

19. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE DADOS 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.

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