Unidade de Controle

Unidade Central de
Processamento 4
Unidade de Controle
O Ciclo de instruções
Ciclo simples
Ciclo de
busca
Inicio
Busca da
próxima
instrução
Ciclo de
execução
Execução
da
instrução
Ciclo de
interrupção
Execução
de
interrupção
Fim
Interrupção
Ciclo com interrupção
Busca de
operando
Busca da
instrução
Interpretação
da instrução
Cálculo do
endereço
da
instrução
Armazenamento
do operando
Calculo
de
endereço
do
operando
Execução
da
instrução
Calculo
de
endereço
do
operando
Verifica
ocorrência
de
interrupção
Interrupção
O Ciclo de instruções
Ciclo de busca
–
–
–
–
–
Lê a próxima instrução da memória
Essa instrução esta armazenada no Contador de
Programas (PC)
O processador incrementa o valor de PC
A instrução buscada é armazenada no registrador
de instruções (IR)
Isso envolve um trafego de dados comandado pela
Unidade de controle
Unidade de Controle
Tarefas desempenhadas:
–
Transferir dados:
–
de um registrador para outro
de um registrador para fora da CPU
externos para os registradores
Coordenar a execução das operações lógicas e
aritméticas
Unidade de Controle
As tarefas anteriormente citadas podem ser
resumidas e duas:
–
Sequenciar
–
Onde a unidade de controle define a seqüência lógica de
realização das tarefas
Isso envolve a movimentação de dados entre os
registradores e componentes externos
Executar
Onde a unidade de controle ordena que a ULA execute as
tarefas
Unidade de Controle
Para realizar suas tarefas a UC utiliza sinais
de controle
Sinais de
controle interno
Código de
condição
Relógio
Unidade
de
controle
Barramento do sistema
Registrador de Instrução
Relógio
Permite a unidade de controle marcar o tempo
A UC realiza uma micro-operação a cada
pulso do relógio
O UC pode realizar micro-operações
simultâneas
As micro-operações simultâneas não podem
gerar um interferência
Sinal de controle
Pulso 1
Registrador de Instrução
Unidade
de
controle
Sinal de controle
para condição
Barramento interno
ULA
Relógio
t1
Registrador de Condição
Sinais de controle
Pulso 2
Registrador de Instrução
Unidade
de
controle
Sinal de controle
para IR
Barramento interno
ULA
Relógio
t2
Registrador de Condição
O Ciclo de Busca em microinstruções
Para realizar a busca o processador utiliza o
barramento:
–
–
Interno (interliga os componentes da CPU)
Principal (do sistema)
Os dados trafegam entre os registradores e ULA
através do barramento interno
Eles trafegam entre a memória principal e os
registradores atreves do barramento do sistema
O Ciclo de Busca em microinstruções
Exemplo:
–
Suponha uma CPU com 4 registradores de controle
IR
PC
MBR
MAR
Os dois primeiros não se comunicam com o
barramento externo por segurança
A CPU usa os dois últimos para transferir o valor dos
dois primeiros através do barramento externo
O Ciclo de Busca em microinstruções
Exemplo:
–
Para realizar o ciclo de busca a CPU realizaria as
seguintes micro-instruções:
T1: MAR (PC)
T2: MBR Memória
T3: PC (PC) + 1
T4: IR (MBR)
O Ciclo de Busca em microinstruções
Exemplo:
–
Contudo, as instruções 2 e 3 não utilizam o mesmo
barramento, podendo acontecer simultaneamente
T1: MAR (PC)
T2: MBR (Memória)
PC (PC) + 1
T3: IR (MBR)
O Ciclo de instruções
Exemplo:
Registradores da CPU
301
PC
MAR
MBR
IR
inicio
O Ciclo de instruções
Exemplo:
Registradores da CPU
301
301
PC
MAR
MBR
IR
1º passo
O Ciclo de instruções
Exemplo:
Registradores da CPU
302
301
1904
PC
MAR
MBR
IR
2º passo
O Ciclo de instruções
Exemplo:
Registradores da CPU
302
301
1904
1904
3º passo
PC
MAR
MBR
IR
O Ciclo de Busca em microinstruções com sinal de controle
Exemplo:
–
Agora com os sinais
T1: MAR (PC)
T2: MBR (Memória)
PC (PC) + 1
T3: IR (MBR)
C1
C2 CR
C3
C4