Microprocessadores
CPU e Microprocessadores
Conexão dos dispositivos de memória à CPU
Um computador possui vários dispositivos de memória, como a memória principal, ou memória RAM, memória ROM e memória secundária, como discos rígidos e outros.
A CPU do computador se comunica com os dispositivos de memória através de três barramentos principais:
- Barramento de endereços;
- Barramento de dados;
- Barramento de controle.
Quando um computador executa as instruções de um programa a CPU busca (lê) as instruções na memória e também os dados necessários. O resultado da execução das instruções, por sua vez, é armazenado (escrito) de volta na memória[1].
A interação com as memórias é feita através dos barramentos. O barramento de controle permite a CPU escolher qual dispositivo será utilizado. Os demais ficam desabilitados. O barramento de endereços fornece o endereço no qual os dados serão lidos ou escritos nos dispositivos de memória. O barramento de dados é compartilhado tanto para leitura como para escrita de dados nos dispositivos de memória.
No barramento de dados, somente um dispositivo pode enviar dados de cada vez. As saídas dos demais devem ficar em estado de alta impedância. Caso contrário as saídas dos dispositivos podem ser danificadas por curtos-circuitos, quando por exemplo, em um dado pino, um dispositivo escreve 0 (0 V) e outro 1 (5 V).
Organização interna da CPU
A CPU é o principal componente de um computador. Sua função é executar programas armazenados na memória principal, buscando suas instruções, examinando-as e então executando-as uma após a outra[2].
A CPU se conecta as memórias e outros dispositivos de entrada e saída por meio do barramento externo (barramento de endereços, dados e controle).
- Organização interna da CPU
- Internamente a CPU possui vários componentes interligados por um barramento interno:
- Contador de Programa (PC): Aponta para o endereço da memória que contém a próxima instrução a ser executada.
- Registrador de Instrução: Guarda a instrução que está para ser executada pela CPU;
- Unidade de Lógica e Aritmética (ALU): Executa instruções lógicas e aritméticas;
- Registradores: Guardam dados temporários, como os operandos a serem utilizados pelas instruções.
- Unidade de Controle: Coordena as ações da CPU.
- Execução de instruções[2]
- A CPU executa cada instrução em etapas:
- Trazer a instrução apontada pelo Contador de Programa ao Registrador de Instrução;
- Incrementar o Contador de Programa;
- Determinar o tipo de instrução (a partir de seu código);
- Se a instrução utilizar dados da memória, verificar onde os dados estão;
- Trazer os dados da memória para um registrador interno da CPU, se necessário;
- Executar a instrução;
- Gravar na memória o resultado da instrução, se necessário;
- Voltar a etapa 1 para executar a próxima instrução.
Linguagem de Máquina e Linguagem Assembly
Linguagem de máquina
Cada CPU possui um conjunto de instruções cujo hardware é capaz de executar. Para cada instrução é definido um código específico que a identifica. O código binário da instrução normalmente expresso em hexadecimal.
Linguagem Assembly
Cada instrução Assembly tem uma correspondência com uma instrução em linguagem de máquina, entretanto, é escrita na forma de um código mnemónico que facilita o entendimento pelo programador.
- Exemplo
- Instrução do microprocessador Intel 8051:
MOV A,#30h
- A instrução move o dado apontado pelo endereço 30h para o registrador interno A.
- Linguagem Assembly e Linguagem de alto Nível
- A programação em lingaugem Assembly ou em linguagem de máquina é raramente utilizada nos dias de hoje. Normalmente se pode desenvolver a programação em uma linguagem de alto nível, como a linguagem C.
- O compilador da linguagem utilizada se encarrega de traduzir o código dos programas no código da linguagem de máquina do processador.
- Autoria
- Evandro Cantú / IFPR - Câmpus Foz do Iguaçu
Referências
- Autoria
- Evandro Cantú / IFPR - Câmpus Foz do Iguaçu
