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Prof. Jadir Eduardo Souza LucasUniversidade Federal do Espírito Santo
Departamento de Informática
Parte Operativa x ControleAula 12
Prof. Jadir Eduardo Souza LucasUniversidade Federal do Espírito Santo
Departamento de Informática
Microarquitetura
◼ Parte Operativa (ou Caminho de Dados)
◼ Constituída 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
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Departamento de Informática
MIC
◼ MIC é uma microarquitetura didática usado por Tannenbaum
◼ É uma máquina multicíclo
◼ Constituído de:
◼ Pequeno conjunto de instruções
◼ Um banco de registradores
◼ Uma ULA
◼ Três barramentos internos
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Departamento de Informática
Parte de Controle
Parte Operativa
Parte de Controle
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Departamento de Informática
Parte de Controle
Parte Operativa
MIRRegistrador de
Controle
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Departamento de Informática
Parte de Controle
Parte Operativa
MIRRegistrador de
ControleMicro MEM
Memória de Controle
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Departamento de Informática
Parte de Controle
Parte Operativa
MIRRegistrador de
Controle
Micro MEM
Memória de Controle
Sequenciador
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Departamento de Informática
Parte de Controle
Parte Operativa
MIRRegistrador de
Controle
Micro MEM
Memória de Controle
Sequenciador
Registrador MPC
Lógica de Cálculo do MPC
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Departamento de Informática
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
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Departamento de Informática
Parte Operativa
MAR MBR
Endereços Dados
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Departamento de Informática
Parte Operativa
◼ Instruções de programas são executados segundo uma ordem precisa
◼ Uma microarquitetura necessita saber, 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
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Departamento de Informática
Parte Operativa
1
MAR MBR
PC
ALU
Endereços Dados
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Departamento de Informática
Parte Operativa
◼ A Instrução lida da memória é armazenada para decodificação e uso futuro.
◼ REGISTRADOR DE INSTRUÇÕES
◼ Necessidade armazenamento dos dados vindos da memória
◼ Necessidade de um registrador de instrução
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Parte Operativa
1
MAR MBR
PC IR TIR
ALU
Endereços Dados
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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
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Parte Operativa
1
MAR MBR
PC IR TIR
ALU
Endereços Dados
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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
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Parte Operativa
FEDCBA1
MAR MBR
PC IR TIR
ALU
Endereços Dados
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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
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Parte Operativa
FEDCBA1
MAR MBR
PC AC IR TIR
ALU
Endereços Dados
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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)
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Parte Operativa
FEDCBA1
MAR MBR
PC AC SP IR TIR
ALU
Endereços Dados
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Parte Operativa
◼ Formatos de Instrução
4 bits 12 bits12 bits
Formato 1 OpCode
8 bits8 bits 8 bits
Formato 2 OpCodeOpCode
16 bits16 bits16 bits
Formato 3 OpCodeOpCodeOpCode
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Parte Operativa
◼ MASCARAS DE BIT
AMASK = 0x0FFF
◼ Recupera endereço em instruções no formato 1
BMASK = 0X00FF
◼ Recupera endereço em instruções no formato 2
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Parte Operativa
FEDCBA1
MAR MBR
PC AC SP IR TIR
AM
ASK
BMA
SK
ALU
Endereços Dados
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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 pode ser interessante tê-lo fora dela
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Parte Operativa
FEDCBA-110
MAR MBR
PC AC SP IR TIR
AM
ASK
BMA
SK
ALU
Endereços Dados
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Departamento de Informática
Parte Operativa
◼ Instruções de programas são executados segundo uma ordem precisa
◼ Uma microarquitetura necessita saber, 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
Prof. Jadir Eduardo Souza LucasUniversidade Federal do Espírito Santo
Departamento de Informática
Parte Operativa
FEDCBA-110
MAR MBR
PC AC SP IR TIR
AM
ASK
BMA
SK
ALU
Z N
WR RD Endereços Dados
F SAMUX
MBR
MAR
WR RDA B
C11
2 2
4
4
Prof. Jadir Eduardo Souza LucasUniversidade Federal do Espírito Santo
Departamento de Informática
Parte Operativa
FEDCBA-110
MAR MBR
PC AC SP IR TIR
AM
ASK
BMA
SK
ALU
Z N
WR RD Endereços Dados
F SAMUX
MBR
MAR
WR RDA B
C11
2 2
4
4
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Departamento de Informática
Parte Operativa
◼ Interface PO/C
◼ 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