Cap06 – Conj-Instrucoes

Arquitetura de Computadores
CI-Conjunto de Instruções
CPU executa operações compostas
instruções básicas pré-definidas,
denominadas Instruções de Máquina
A coleção dessas instruções é denominada
Conjunto de Instruções
Conjunto de Instruções
Instruções de
Linguagem de
Alto Nível
por
Instruções de
Linguagem de
Máquina
Prof. Dr. Edward David Moreno
Arquitetura - Edward Moreno
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Conjunto de Instruções
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Visão do Projetista de Hardware
Conjunto de Instrução: Interface entre
projetista de software e projetista de
hardware
O Conjunto de Instruções do Ponto de Vista
do Projetista de Hardware
Linguagens de Alto Nível
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Ponto de Vista do Projetista de
Software
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Cada instrução deve conter informações
requeridas pela CPU para sua execução:
FORNECE CONSCISTÊNCIA
SOBRE A ESTRUTURA DOS
REGISTRADORES, MEMÓRIA,
TIPOS DE DADOS SUPORTADOS
PELA MÁQUINA
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Elementos das Instruções de Máquina
Do Ponto de Vista do Projetista de Software, o
conjunto de Instruções:
FORNECE REQUISITOS
FUNCIONAIS PARA A CPU
A CPU É IMPEMENTADA
DO CONJUNTO DE
INSTRUÇÕES
Instruções de Máquina
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CÓDIGO DA OPERAÇÃO (OpCode Add 1011)
ENDEREÇO DOS OPERANDOS
ENDEREÇO DO RESULTADO
ENDEREÇO DA PRÓXIMA INSTRUÇÃO (Quando
for instrução imediatamente seguinte, não há
endereçamento Explícito)
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1
Elementos das Instruções de Máquina
Fonte ou Resultado dos Operandos
Execução de Instruções
Operandos (Fonte ou Resultado):
Memória principal ou virtual
Registradores
Dispositivos de E/S
Busca de
Instrução
Busca
Operando
Armazena
Resultado
Múltiplos
Operados
Cál. End
Instrução
Decodifica
Instrução
Cál. End
Operando
Múltiplos
Resultados
Executa
Cál. End
Resultado
Próxima Instrução
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Representação de Instruções
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Organização de Registradores
Dentro do computador cada instrução é
representada por uma seqüência de bits
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A Memória é Organizada de forma Hierárquica
Este layout da instrução é conhecido como
formato da instrução
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6
Opcode End. Operando End. Operando
Em
um mesmo conjunto de instruções pode
haver instruções com formatos diferentes
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Registradores de Dados
•
TIPOS DE REGISTRADORES:
Visíveis ao Usuário: minimizam os acessos à memória
principal
Status e Controle: usados para controlar a CPU e por
programas privilegiados (Sist. Operacional)
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Armazenamento de operandos
Endereçamento indireto ou por deslocamento
Podem ser dedicados a operações ponto-flutuante
Podemos separar ainda os Registradores de
Propósito Geral em:
REGISTRADORES são o topo desta Hierarquia
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Registradores de Propósito Geral
Registradores de Propósito Geral
NÍVEL MAIS ALTO DA HIERARQUIA
Memória mais Rápida, menor e mais cara
Registradores de Endereço
Registradores Visíveis ao Usuário
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Armazenam apenas Operandos das
Instruções
Usados para diferentes tipos de
Endereçamento
Apontador para Segmento: Endereço Base
do Segmento
Registrador de Índice: Endereçamento
Indexado
Apontador para Pilha: Endereço de topo
da Pilha
Registradores de Endereço.
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Critérios para Projeto de Registradores
Registradores de Controle
Registrador dedicado para Controle da CPU
Visíveis apenas pelas instruções de Controle e
Instruções executadas pelo SO
Quatro Registradores Essenciais:
PROGRAM COUTER (PC) : Endereço da Próxima
Instrução
INSTRUCTION REGISTER (IR): Última Instrução Lida
MEMORY ADDRESS REGISTER (MAR): Endereço de
Localização de memória
MEMORY BUFFER REGISTER (MBR): Palavra a ser
escrita na memória ou última palavra lida
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Quanto ao Número de Registradores ?
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Critérios para Projeto de Registradores
Grande Nº de Registradores requer MAIS bits nas
instruções
Pequeno Nº de Registradores gera MAIS referências
à Memória
Tendência é usar MUITOS REGISTRADORES
Registrador Especializado pode ser Referenciado
Implicitamente pela Instrução
Especialização Limita Flexibilidade do Programador
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Critérios para Projeto de Registradores
Quanto a serem Registradores
Especializados ou Gerais ?
Quanto ao Tamanho dos Registradores ?
Registradores de Endereço devem ser grandes
bastante para endereçar toda a Memória
Registradores de Dados devem ser capazes de
Armazenar Vários tipos de Dados
É possível agrupar dois registradores para
armazenar valores muito grandes
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Referências
Para Saber Mais:
TANENBAUM, ANDREW S. Organização
Estruturada de Computadores Prentice/Hall
do Brasil Rio de Janeiro , 1992. – Cap 5
Hennessy, John L., Patterson, David A.
Organização e Projeto de Computadores A
Interface Hardware/Software, Morgan
Kaufmann Publishers, Inc, Rio de Janeiro
2000
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