Arquitectura de Computadores Arquitectura de Computadores

72 Pages·2007·1.74 MB·Portuguese

Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Arquitectura de Computadores
LEEC/MEEC (2006/07 – 2º Sem.)
Unidade de Controlo
Nuno Cavaco Gomes Horta
Universidade Técnica de Lisboa / Instituto Superior Técnico
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Sumário
• Introdução
• Unidade de Processamento
• Unidade de Controlo
• Conjunto de Instruções
• Unidade Central de Processamento (CPU)
• Unidade de Entrada/Saída (I/O)
• Unidade de Memória
• Perspectiva Evolutiva das Arquitecturas de Computadores
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo
• Introdução
• Projecto de Unidade de Controlo Genérica
• Algoritmo e Datapath para Multiplicação Binária
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Unidade de Controlo Microprogramada
• Arquitectura de um Computador Elementar
• Unidades de Controlo Hardwired e Microprogramada
• Formato das Instruções
• Computador de Ciclo Único
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Computador de Ciclo Múltiplo
• Unidade de Controlo Microprogramada
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Unidade de Controlo “Pipelined”
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Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Arquitectura Genérica de um Computador
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo: Módulo (Circuito Sequencial) responsável pelo
controlo da sequência de operações a executar na Datapath para
implementação de uma tarefa.
Unidade de Controlo:
Programável – Aquisição e execução de instruções armazenadas em
memória RAM ou ROM. Localização das instruções através do registo
PC (Program Counter). Interpretação das instruções e activação da
sequência de microoperações a executar pela Datapath.
Não-Programável – As operações a serem executadas assim como a sua
sequência baseiam-se nas entradas da U. de Controlo e na avaliação dos
bits de estado. Inexistência de procedimento de aquisição de instruções e
de recurso a um registo do tipo PC (Program Counter).
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo (Projecto): A U.C. pode ser interpretada como uma
ASM (Algorithmic State Machine), isto é, como uma máquina de estados
ou circuito sequencial que implementa o algoritmo de controlo
pretendido.
Unidade de Controlo (Especificação): A especificação da U.C. pode ser
realizada com recurso a fluxogramas de ASMs, embora semelhantes aos
fluxogramas convencionais são interpretados de forma diferente, uma vez
que os fluxogramas de ASMs permitem tanto a especificação da
sequência de estados como as relações de temporização entre estados e
as acções desencadeadas em cada estado como resposta aos ciclos de
relógio.
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo
• Introdução
• Projecto de Unidade de Controlo Genérica
• Algoritmo e Datapath para Multiplicação Binária
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Unidade de Controlo Microprogramada
• Arquitectura de um Computador Elementar
• Unidades de Controlo Hardwired e Microprogramada
• Formato das Instruções
• Computador de Ciclo Único
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Computador de Ciclo Múltiplo
• Unidade de Controlo Microprogramada
• Unidade de Controlo “Hardwired”
• Unidade de Controlo “Pipelined”
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo (Especificação)
Fluxograma de ASM
Simbologia Exemplo
Estado
Condição Saída
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Unidade de Controlo (Especificação)
Fluxograma de ASM (Exemplo)
Diagrama Temporal
Nota: O registo A é colocado a 0, apenas,
no terceiro ciclo de relógio uma vez que a
transferência é síncrona.
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2006/2007
Arquitectura de Computadores
Unidade de Controlo
Projecto de U. de Controlo para Multiplicador Binário: (Especificação)
Multiplicação Multiplicação em Hardware
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2006/2007