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µP e µC - Coggle Diagram
µP e µC
Conceitos
Busca - decodificação - execução - resultado
Ciclos comandos pelo clock
Barramento de dados/instruções
Representação máxima dos operandos
Barramento de endereços
Quantidade de memória endereçável
Contador de programa
Aponta para a posição de memória da instrução atual
Interrupções
Sinais de controle
Permitem que um µP ou µC desvie do programa atual para uma tarefa prioritária
ISA
Arquitetura do conjunto de instruções
Define que tipo de instruções existem
Define as funções de instruções
Unidade de gerenciamento de memória
Traduz endereços lógicos em físicos
Proteção e paginação
µP mais complexos
Alto volume de dados armazenados
Processamento sequencial vc paralelo
HPC
GPU
Processamento gráfico
Sistemas Heterogêneos
Mistura esses recursos
Maior eficiência
Menor consumo de energia
Microprocessadores
Intel 4004
Silício
Dados e instruções usam o mesmo barramento
Arquitetura Von Neumann
6
CPUs em CIs semicondutores
Memória externa
Normalmente utilizam a arquitetura de Von Neumann
Registradores
Memória cache
Sinais de clock de alta velocidade
Acessam CIs externos para periféricos de entrada e saída
Conjunto complexo de instruções (CISC)
Barramentos
Conjuntos de caminhos físicos onde trafegam sinais elétricos
Sinais
Controle de fluxo
Indicações de leitura, escrita e seleção
Endereço
Conjunto de bits que indica onde a informação, que se deseja buscar, está.
UC envia sinais para que ocorra transmissão e recepção de dados entre as unidades
Barramento de endereço
Indica para os circuitos de memória, aonde está a informação que se deseja buscar
Barramento de dados
Onde trafega a informação que deve ser buscada na memória
1
Barramento de controle
Liga a CPU com todos os demais
2
Arquiteturas
Von Neumann
Instruções e dados estão localizados
na mesma unidade de memória
Vantagem
Mesmo barramento para tudo
Desvantagem
Tem que compartilhar o barramento no tempo
Um tipo de acesso por vez
Mais lento
3
Harvard
Instruções e dados estão localizados em unidades ou áreas diferentes de memórias
Utiliza barramentos diferentes
Vantagem
Acesso simultâneo aos dados e instruções
Mais rápido
2 memórias diferentes
4
Modificado
Barramento separado para instruções
Barramento para dados
Mesma unidade de memória
5
Microcontroladores
CPUs com memória e circuitos de entrada/saída em CIs semicondutores
Normalmente utilizam a arquitetura de Harvard
Memórias voláteis
Dados
Memórias não-voláteis
Instruções
Conjunto reduzido de instruções (RISC)
Frequências baixas de clock
Custo menor de implementação
Diversas funcionalidades no mesmo circuito integrado
Circuito de clock
Controle de interrupção
Portas de entrada e saída
Conversores A/D
Baixos requisitos de consumo
Circuitos Integrados
SoC
Contém µP ou µC
Aplicações móveis com memória externa
Smartphones
System on Chip
ASIC
Circuitos integrados de aplicação específica
Executam um grupo específico de instruções
Não podem ser reproramados
Eletrodomésticos
Brinquedos
PLD
Dispositivos lógicos programáveis
Matrizes programáveis de circuitos combinacionais e sequenciais
Alta velocidade
FPGA
Field-programmable gate array
Linguagem de descrição de hardware
Modelos mais complexos
Possuem memórias e conversores A/D
Sistemas Computacionais
São compostos por circuitos lógicos
Hardware e Software
Ampliação da aplicabilidade para os circuitos
Circuitos mais versáteis
Hardware que executa diversos programas
CPU
Unidade Central de Processamento
Executa instruções de um software armazenado em memória
ULA
Executa operações lógicas e aritiméticas
Registradores
Armazena resultados das operações e operandos
UC - Unidade de Controle
Busca instruções
Decodificar as instruções
Controlar os outros circuitos que participam da execução
Entrada de clock
Determina os ciclos de busca e execução
Uma CPU com clock de 500 Mhz, pode executar 500 milhões de instruções por segundo
Controla todo o funcionamento do computador