Arquitetura e organização de
computadores
Aula 19
Microarquitetura
Microarquitetura
Sumário
• Unidades lógicas
• Microarquitetura
• MIC
• Parte Operativa e Parte de Controle
• MIC – Parte Operativa
• Leitura e Escrita em Registradores
Microarquitetura
Uma Microarquitetura é dividida em uma Parte
Operativa e uma Parte de Controle
• 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
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
MIC
Microarquitetura
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
MIC: 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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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.
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Saída de dados
Microarquitetura
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 adequados
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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)
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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)
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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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
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: 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
– A, B e C : Endereços de leitura (A e B) e escrita (C) nos registradores
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
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MIC: Parte Operativa
Microarquitetura
MIC: Parte Operativa
A microarquitetura é uma solução de
compromisso entre as necessidades e o
custo do projeto