Microprocessadores Funcionamento e arquitetura. Introdução O microprocessador é o coração de...
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Microprocessadores Funcionamento e arquitetura
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MicroprocessadoresFuncionamento e arquitetura
Introdução
O microprocessador é o coração de qualquer computador normal, seja um computador de mesa, um servidor ou um laptop. Possivelmente a marca do seu processador é um Pentium, um K6, um PowerPC, um Sparc. Todos fazem praticamente a mesma coisa de maneira bastante semelhante.
Um microprocessador (também conhecido como CPU ou unidade central de processamento) é uma máquina completa de computação embutida em um único chip.
Introdução
Intel 4004
Introdução
O primeiro microprocessador foi o Intel 4004, lançado em 1971. O 4004 não era muito poderoso, já que ele só podia somar e subtrair 4 bits por vez. Mesmo assim, era incrível ver tudo isso em um único chip naquela época. Antes do 4004, os engenheiros construíram computadores com vários chips (transistores ligados um a um). O 4004 foi utilizado em uma das primeiras calculadoras eletrônicas portáteis.
Introdução
O primeiro microprocessador utilizado em um computador pessoal foi o Intel 8080. Ele era um computador de 8 bits completo dentro de um chip e foi lançado em 1974; mas o primeiro microprocessador que se tornou realmente popular foi o Intel 8088, lançado em 1979 e incorporado em um PC IBM - que apareceu em 1982. Se você está familiarizado com a história e o mercado de PCs, vai se lembrar da evolução dos processadores
Introdução
O 8088 evoluiu para o 80286, depois para o 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III e Pentium 4. Todos estes microprocessadores foram produzidos pela Intel e são melhorias do design básico do 8088. O Pentium 4 pode executar cada linha de código do 8088 original, mas ele faz isso 5 mil vezes mais rápido.
EvoluçãoNome Data Transistores Mícrons Velocidade do clock Largura de dados MIPS
8080 1974 6.000 6 2 MHz 8 bits 0,64
8088 1979 29.000 3 5 MHz16 bits
8-bit bus0,33
80286 1982 134.000 1,5 6 MHz 16 bits 1
80386 1985 275.000 1,5 16 MHz 32 bits 5
80486 1989 1.200.000 1 25 MHz 32 bits 20
Pentium 1993 3.100.000 0,8 60 MHz32 bits
64-bit bus100
Pentium II 1997 7.500.000 0,35 233 MHz32 bits
64-bit bus~300
Pentium III 1999 9.500.000 0,25 450 MHz32 bits
64-bit bus~510
Pentium 4 2000 42.000.000 0,18 1,5 GHz32 bits
64-bit bus~1,70
0
Pentium 4 "Prescott"
2004 125.000.000 0,09 3,6 GHz32 bits
64-bit bus~7,00
0
Dentro do processador
Um microprocessador executa uma série de instruções de máquina que dizem a ele o que fazer. As três funções básicas de um processador são:
O microprocessador pode executar operações matemáticas como adição, subtração, multiplicação e divisão (Unidade Lógica e Aritmética)
Um microprocessador pode mover dados de um endereço de memória para outro;
Um microprocessador pode tomar decisões e desviar para um outro conjunto de instruções baseado nestas decisões.
Dentro do processador
Dentro do processadorUm barramento de endereços (pode ser de 8, 16 ou 32 bits) que envia um endereço para a memória;
um barramento de dados (pode ser de 8, 16 ou 32 bits) que envia e recebe dados da memória;
uma linha RD (Read ou Leitura) e WR (Write ou Escrita) que diz à memória se ela deve gravar ou ler o conteúdo da posição de memória endereçada;
um sinal de clock que fornece uma seqüência de pulsos de relógio para o processador;
um sinal de reset que reinicia o contador do programa para zero (ou outro valor) e recomeça a execução do programa.
Funcionamento inicial
É impossível criar um computador que não tenha memória ROM. Em um PC, a memória ROM é conhecida como BIOS (sistema básico de entrada/saída). Quando um microprocessador começa a funcionar, ele executa primeiro as instruções contidas na BIOS.
As instruções da BIOS realizam testes no hardware e depois vão para o disco rígido para buscar o boot sector. O boot sector é outro pequeno programa e a BIOS o armazena na RAM depois de lê-lo no disco. O microprocessador então começa a executar as instruções do boot sector a partir da memória RAM. O programa de boot sector manda o microprocessador copiar algo mais do disco rígido para a memória RAM, que o microprocessador executa posteriormente. Esta é a maneira pela qual o microprocessador carrega e executa todo o sistema operacional.
Programando o processador
As instruções são implementadas como padrões binários; cada uma delas significa algo diferente quando são carregadas pelo registrador de instruções.
Como pessoas não são tão boas em lembrar padrões binários, um conjunto de pequenas palavras foi definido para representar os diferentes padrões binários.
Esta coleção de palavras é conhecida como a linguagem assembly do processador. Um assembler (montador) pode traduzir as palavras para o seu padrão binário e a informação de saída do assembler é alocada na memória para ser executada pelo microprocessador.
Programando o processadorLOADB mem - carrega o registrador B do endereçamento de memória CONB con - carrega um valor constante no registrador B SAVEB mem - armazena o registrador B no endereçamento de memória SAVEC mem - armazena o registrador C no endereçamento de memória ADD - soma A com B e armazena o resultado em C SUB - subtrai A de B e armazena o resultado em C MUL - multiplica A por B e armazena o resulado em C DIV - divide A por B e armazena o resultado em C COM - compara A com B e armazena o resultado no registrador teste STOP - pára a execução LOADA mem - carrega o registrador A do endereçamento de memória
Programando o processador
a=1;f=1; while (a <= 5) {f = f * a; a = a + 1; }
0 CONB 1 // a=1;1 SAVEB 1282 CONB 1 // f=1;3 SAVEB 1294 LOADA 128 // if a > 5 desvia para 175 CONB 56 COM7 JG 178 LOADA 129 // f=f*a;9 LOADB 12810 MUL11 SAVEC 12912 LOADA 128 // a=a+1;13 CONB 114 ADD15 SAVEC 12816 JUMP 4 // volta para o if17 STOP
Sistemas de Informações
Em qualquer atividade humana, verifica-se que a resolução dos problemas consiste em uma série de tarefas, das quais as fundamentais são: decidir o que e como fazer e executar as operações. Podemos dizer que um Sistema de Informação consiste em transformar ou ordenar informações para alguma finalidade prática.
Sistemas de Informações
É algo físico que recebe dados como entrada, transforma esses dados pela execução de um programa armazenado (Software) e envia informações para diversos dispositivos.
Entrada ProcessamentoSaída
Retroalimentação
Representação dos dados
Como a CPU é um circuito eletrônico que distingue somente dois estados físicos, ligado ou desligado, representados pelos números 0 e 1 – dígitos binários.
Mediante uma série de ‘truques eletrônicos’, a CPU tem a capacidade de somar e comparar grandezas.
A menor unidade de memória é o bit (Binary digiT – dígito binário) que corresponde a um 0 ou um 1. 21 = 2 combinações (0, 1) 22 = 4 combinações (00, 01, 10, 11)
Representação dos dados
Byte
A combinação de 8 bits forma um BYTE. 28 = 256 combinações (00000000 a 11111111), suficiente para representar letras,dígitos e caracteres especiais.
Representação dos dados
As medidas mais utilizadas e a sua equivalência física são: Bit = dígito binário. Equivale a um interruptor . Byte = conjunto de 8 bits. Equivale a um caractere. kilobyte (kb) = 1024 bytes. Equivale a um A4. Megabyte (Mb) = 1024 kilobytes. Equivale a um livro
Gigabyte (Gb) = (230) = 1024 megabytes. Equivale a uma biblioteca.
Terabyte (Tb) = (240) = 1024 gigabytes. Equivale a 200 filmes em DVD.
Representação dos dados
1 Byte = 8 bits1 Kilobyte (ou KB) = 1024 bytes1 Megabyte (ou MB) = 1024 kilobytes1 Gigabyte (ou GB) = 1024 megabytes1 Terabyte (ou TB) = 1024 gigabytes1 Petabyte (ou PB) = 1024 terabytes1 Exabyte (ou EB) = 1024 petabytes1 Zettabyte (ou ZB) = 1024 exabytes1 Yottabyte (ou YB) = 1024 zettabytes
