Funções de um computador
•
•
•
•
Processamento de dados
Armazenamento de dados
Movimentação de dados
Controle
A Máquina de von Neumann
Unidade
Lógica e
Aritmética
Memória
Principal
Equipamentos
de entrada e
saída
Unidade
de
Controle
• O programa passa a ser armazenado na
memória do computador juntamente com os
dados.
• As tarefas de controle e de operações
aritméticas são separadas.
• Cria a base da estrutura dos computadores
modernos usados até hoje.
• A proposta foi implementada com a
construção do computador IAS no Instituto
de Princeton em 1952.
I/O
controle
armazenamento
processamento
I/O
Comunicação entre
os periféricos
controle
armazenamento
processamento
I/O
Armazenamento de
dados
controle
armazenamento
processamento
I/O
Processamento de
dados
armazenados
controle
armazenamento
processamento
I/O
Processamento de
dados armazenados e
externos
controle
armazenamento
processamento
Estrutura Computacional
(Global)
•
•
•
•
Centro de armazenagem
Centro de processamento
Linhas de comunicação
Periféricos
Periféricos
Linhas de comunicação
Computador
Estrutura Computacional
(Interno)
• Unidade de processamento central (CPU):
controla as operações do computador e realiza as
funções de processamento das informações.
Geralmente identificado como o processador.
• Memória principal: armazena as informações
• I/O: realiza a transferência de informações entre
o interior e o exterior
• Interconexões: mecanismos de troca de
informações entre a CPU a memória principal e
o I/O
Computador
I/O
Sistema de
Interconexão
CPU
Memória
principal
Estrutura de uma CPU
• Unidades de Controle: responsável pelo
controle da CPU
• Unidade aritmética e lógica (ALU): realiza
as operações de processamento
• Registradores: possibilita a armazenagem
interna na CPU
• Interconexões: realiza a comunicação entre
as unidades da CPU
CPU
Registradores
Interconexão
interna
ALU
Unidade de
controle
O processador busca uma instrução de cada
vez da memória e a executa. Algumas
instruções requerem várias operações.
O processamento de uma instrução é chamado
de ciclo de instrução ou de execução
(execute cycle).
O processo de busca de instruções na memória
é chamado de ciclo de busca (fetch cycle).
Execução de um programa:
início
Busca da instrução
Execução da instrução
parada
Ciclo
de busca
Ciclo
de instrução
Componentes de um computador
PC
IR
MAR
MBR
I/O AR
memória
instruções
instruções
instruções
dados
dados
dados
I/O BR
CPU
buffers
I/O
PC - program counter
IR - instruction register
MAR - memory address register
MBR - memory buffer register
I/O AR - I/O address register
I/O BR - I/O buffer register
PC
IR
MAR
MBR
I/O AR
memória
instruções
instruções
instruções
dados
dados
dados
I/O BR
CPU
buffers
I/O
No
início
de um ciclo de instrução,
Tipos
de ações:
oA
uma ou
instrução
• processador
-busca
memória
instrução é armazenada
emviceIR.
na
memória ée interpretada
incrementa oe valor
versa
A
instrução
a
armazenado
em
PC.ou vice-versa
• processador
- I/O
ação
é realizada.
• processamento de dados
• controle (mudança na
seqüência de execução)
Exemplo:
Execução de um programa que soma dois
números armazenados em duas posições da
memória e armazena o resultado na segunda
posição.
São necessários três ciclos de busca e três de
execução.
memória
PC
302
301
300
IR
AC
1940
2941
5941
0003
0005
CPU
0
3
opcode
16
endereço
magnitude
Instruções em hexa:
Instruções:
10001
- Load
- Load
AC AC
fromfrom
Memory
Memory
20010
- Store
- Store
AC AC
to Memory
to Memory
50101
- Add
- Add
AC AC
fromfrom
Memory
Memory
300
301
302
940
1940
5941
2941
0003 0005
0002
Notação hexadecimal:
0000=0
1000=8
0001=1
1001=9
0010=2
1010=A
0011=3
1011=B
0100=4
1100=C
0101=5
1101=D
0110=6
1110=E
0111=71111=F
1940 = 0001100101000000
941
Interrupções:
São mecanismos que possibilitam que outros
módulos, tais como unidades de I/O ou de
memória, possam interromper a seqüência
de eventos sendo executada pelo
processador, de forma a melhorar o
desempenho.
Execução de um programa que realiza chamadas de
escrita intercaladas com processamento
início
1
escrita
Programa de I/O
Comando de I/O
2 - seqüência de instruções
não envolve I/O
fim
3 - seqüência de instruções
não envolve I/O
2
escrita
3
escrita
1 - seqüência de instruções
não envolve I/O
processadorem
emespera
espera
processador
Execução de um programa:
início
Busca da instrução
Execução da instrução
Verificação da ocorrência
de interrupções.
Programa suspenso.
Ciclo
de interrupção
interrupção
habilitada
parada
interrupção
desabilitada
Ciclo
de busca
Ciclo
de instrução