Unidade 1 - Introdução MPII
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MICROPROCESSADORES IIARQUITETTURA
____________________________________________________
CURSO: Engenharia Eltrica
TURMA: 9 Perodo
DISCIPLINA: Microprocessadores II
PROFESSOR: Pedro Pacheco Bacheti
www.sites.google.com/site/professorengpedro
Cariacica (ES), Agosto de 2014.
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MICROPROCESSADORES
1642
Blaise Pascal
Calculadora Mecnica
1 Gerao
(1941 1955)
John von Neumann
2 Gerao
(1955 1965)
Inveno Transistor
HISTRICO
3 Gerao
(1965 1980)
Circuitos Integrados
4 Gerao
(1980 - ?)
PC
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MICROPROCESSADORES
1 GERAO (1941 1955)
[1941] Konarad Zuse (Inventor Alemo) Z3: Projeto de Avies e Msseis
[1943] Alan Turing (Matemtico Ingls) Colossus (1 Computador eletrnico): decifrar
cdigos de comunicao do exrcito alemo
[1944] Howard Aiken (Matemtico Norte-americano) Mark I (3304 rels): tabelas
balsticas para melhorar a preciso da artilharia da marinha
[1946] John w. Mauchly e J. Presper (Eng. Norte-americanos) ENIAC (1 Computador
eletrnico de propsito geral): 30 toneladas, 18000 vlvulas, 200 kW, 800 km de fios,
aritmtica decimal.
HISTRICO
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MICROPROCESSADORES
1 GERAO (1941 1955)
[1949] John von Neumann (Eng. Qumico / Dr. Matemtico hngaro): aritmtica
binria, instrues programa armazenado
HISTRICO
Modelo da Mquina de von Neumann
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MICROPROCESSADORES
2 GERAO (1955 1965)
[1948] Inveno do transistor.
Principais empresas: DEC e IBM.
Principais computadores da poca:
- PDP-1, PDP-8, IBM 360 IBM-7090, IBM-7094
- CDC-6000, IBM-7030 e Gamma-60
Principais aplicaes: Governo e Grandes Empresas
Caractersticas: Custo elevado
HISTRICO
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MICROPROCESSADORES
HISTRICO
IBM 360 DEC PDP-8
2 GERAO (1955 1965)
-
MICROPROCESSADORES
3 GERAO (1965 1980)
[Dcada de 50] Surgimento dos primeiros circuitos integrados (CI)
Utilizados como: portas lgicas, flip-flops
Caractersticas: menor espao, facilidade na montagem, melhor
desempenho.
Surgimento das idias :
- Multiprogramao (Execuo simultnea dos programas)
- Time Sharing (Compartilhamento do tempo)
HISTRICO
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MICROPROCESSADORES
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
CIRCUITOS INTEGRADOS Escala de Integrao
SSI (Small Scale Integration) Baixa Escala de Integrao
(at 100 CI)
LSI (Large Scale Integration) Larga Escala de Integrao
( 100 1.000 CI)
MSI (Medium Scale Integration) Mdia Escala de Integrao
(1.000 10.000 CI)
VLSI (Very Large Scale Integration) Muito Larga Escala de Integrao
(mais de 10.000 CI)
EVOLUO
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MICROPROCESSADORES
CIRCUITOS INTEGRADOS Vantagens
Tamanho e Peso reduzidos
Menor potncia consumida
Alta velocidade
Confiabilidade
Menor custo
Facilidade de manuteno
EVOLUO
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MICROPROCESSADORES
EVOLUO
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MICROPROCESSADORES
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
Configurao do IBM 7094
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
EVOLUO
-
MICROPROCESSADORES
EVOLUO
MEMRIA DE
DADOS
CPU
MEMRIA DE
PROGRMAS
CPU
MEMRIA DE
PROGRMAS
MEMRIA DE
DADOS
JOHN VON NEUMANNHARVARD
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MICROPROCESSADORES
Arquitetura:
O termo arquitetura de um computador refere-se aos atributos de um sistemaque so visveis para o programador (atributos que tem impacto direto sobre a
execuo lgica de um programa)
Ex: conjunto de instrues, nmero de bits usados para representar
os dados, mecanismos de E / S e as tcnicas de endereamento memria.
Organizao:
O termo organizao de um computador refere-se s unidades operacionaise suas interconexes que implementam as especificaes de sua arquitetura.
Ex: Detalhes de hardware transparente ao programador, sinais de
controle, tecnologia de memria utilizada, etc.
ARQUITETURA E ORGANIZAO
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MICROPROCESSADORES
Estrutura:
Se refere ao modo como os componentes esto inter-
relacionados
Funo:
Se refere a operao de cada componente individual como
parte da estrutura
ESTRUTURA E FUNO
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MICROPROCESSADORES
Funes bsicas de um computador:
Processamento de dados
Armazenamento de dados
Transferncia de dados
Controle
FUNO
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MICROPROCESSADORES
FUNO
-
MICROPROCESSADORES
ESTRUTURA
OPERAES POSSVEIS EM UM COMPUTADOR
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MICROPROCESSADORES
Unidade Central de Processamento (CPU):
Controla a operao do computador e desempenha funes de
processamento de dados
Memria Principal:
Armazena os dados
Mdulos E/S:
Transferem dados entre o computador e o ambiente externo
Sistema de Interconexo:
Estabelece comunicao entre a CPU, a Memria Principal e os dispositivos
de E/S
ESTRUTURA
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MICROPROCESSADORES
ESTRUTURA
-
MICROPROCESSADORES
ESTRUTURA
Unidade de Controle: Controla a operao da CPU
Unidade Lgica Aritmtica (ULA): Desempenha as
funes de processamento de dados do processador
Registradores: Fornecem o armazenamento interno de
dados para a CPU
Interconexo da CPU: Mecanismo que possibilita a
comunicao entre a Unidade de Controle, a ULA e os
Registradores
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MICROPROCESSADORES
ESTRUTURA
Memria Interna
A memria de um computador apresenta grande
diversidade em relao ao tipo, tecnologia,
organizao, ao desempenho e ao custo.
Um sistema de computao equiparado com um
hierarquia de subsistemas de memria, sendo algumas
delas internas (diretamente acessveis pelo
processador) e outras externas (acessveis pelo
processador por meio de um mdulo de E/S)
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MICROPROCESSADORES
ESTRUTURA
Mdulos de Entrada e Sada (E/S)
Os mdulos de E/S so interconectados ao processador e
memria principal, e cada um controla um ou mais dispositivos
externos.
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CONTEDO:
Converses de binrio para decimal
Converses de decimal para binrio
Sistema de numerao hexadecimal
Cdigo BCD
Cdigo Gray
Relao entre as representaes numricas
Bytes, nibbles e palavras
Cdigos alfanumricos
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de binrio para decimal
Nmero Binrio: 1 0 0 1 1 0 0 1
Operao: 127 + 026 + 025 + 124 + 123 + 022 + 021 + 120
Nmero Decimal: 153 1102 + 5101 + 3100=
1 0 0 1 1 0 0 1 = 153
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de decimal para binrio (convencional)
Nmero Decimal: 35
Operao: 32 + 2 + 1
Nmero Binrio: 0 0 1 0 0 0 1 1
35 =
= 125 + 024 + 023 + 022 + 121 + 120
0 0 1 0 0 0 1 1
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de binrio para decimal (divises sucessivas)
Operao: 352
LSB0 1 0 0 0 1
= 17 +resto
1
17
2= 8 +
resto
1
8
2= 4 +
resto
0
4
2= 2 +
resto
0
2
2= 1 +
resto
0
1
2= 0 +
resto
1
MSB
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de binrio para decimal (divises sucessivas)
FLUXOGRAMA:INICIO
DIVIDIR POR 2
GUARDE O QUOCIENTE (Q)
E O RESTO (R)
Q = 0 ?
GUARDE O QUOCIENTE (Q)
E O RESTO (R)
FIM
S
N
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de hexadecimal para decimal
Nmero hexadecimal:
Operao:
Nmero Decimal: 85410
=
3162 + 5161 + 6160 = 85410
35616
35616 85410
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de decimal para hexadecimal
Nmero decimal:
Operao:
42310
423
16= 26 +
resto
7
26
16= 1 +
resto
10
1
16= 0 +
resto
1
A
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Converses de hexadecimal para binrio
Nmero hexadecimal:
Operao:
2716
0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1
216 16 716
Nmero binrio: 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Decimal Hexadecimal Binrio
0 0 0000
1 1 0001
2 2 0010
3 3 0011
4 4 0100
5 5 0101
6 6 0110
7 7 0111
8 8 1000
9 9 1001
10 A 1010
11 B 1011
12 C 1100
13 D 1101
14 E 1110
15 F 1111
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO BCD
Quando nmeros, letras ou palavras so representados por um grupo
especial de smbolos, dizemos que esto codificados, sendo o grupo de
smbolos denominado cdigo.
1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0
8 7 4
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO GRAY
O cdigo Gray foi criado com a finalidade de reduo da probabilidade de um
circuito digital mal interpretar uma entrada que est mudando.
A caracterstica distintiva do cdigo Gray que apenas um bit muda entre
dois nmeros sucessivos da sequncia.
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO GRAY
2
2
Diferente ?
MSB LSB
1 0
1 0
Diferente ?
2
2
Diferente ?
MSB LSB
1 0
1 0
Diferente ?
Binrio
BinrioGray
Gray
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO GRAY
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 1 1
0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 1
1 1 0 1 0 1
1 1 1 1 0 0
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO GRAY
Servo motor
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
CDIGO GRAY
Codificador de rotao de eixo
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Decimal Hexadecimal Binrio BCD Gray
0 0 0000 0000 0000 0000
1 1 0001 0000 0001 0001
2 2 0010 0000 0010 0011
3 3 0011 0000 0011 0010
4 4 0100 0000 0100 0110
5 5 0101 0000 0101 0111
6 6 0110 0000 0110 0101
7 7 0111 0000 0111 0100
8 8 1000 0000 1000 1100
9 9 1001 0000 1001 1101
10 A 1010 0001 0000 1111
11 B 1011 0001 0001 1110
12 C 1100 0001 0010 1010
13 D 1101 0001 0011 1011
14 E 1110 0001 0100 1001
15 F 1111 0001 0101 1000
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MICROPROCESSADORES
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
EXERCCIOS DE FIXAO
1) Converta os nmeros (demonstre por meio de clculo):
a) 1000110110112 no seu equivalente decimal.
b) 10010111101101012 no seu equivalente hexadecimalc) 1101101012 no seu equivalente octal.d) 0101 no seu equivalente binrioe) 01012 na codificao Gray
2) Qual a faixa de valores que podem ser representadas por 2 dgitos de cada base
abaixo:
a) Binria
b) Octal
c) Decimal
d) Hexadecimal
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MICROPROCESSADORES
BYTES
A maioria dos microcomputadores manipula e armazena informaes e dados
binrios em grupos de 8 bits.
Por isso, a sequncia de 8 bits recebe o nome especial: byte.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
0 0 1 0 1 1 0 1
bitByte
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MICROPROCESSADORES
NIBBLES
Nmeros binrios muitas vezes so divididos em grupos de 4 bits, como vimos
nas converses de cdigo BCD e de nmeros hexadecimais. Nos primrdios
dos sistemas digitais, surgiu um termo para descrever um grupo de 4 bits.
Como a palavra byte tem o mesmo som da palavra bite (mordida) e nibblesignifica mordiscar e esses grupos de 4 bits possuem a metade do tamanho de
um Byte, eles foram denominados nibbles.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
1 1 0 1
bit
Byte
0 0 1 0
nibbles
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MICROPROCESSADORES
PALAVRAS
Uma palavra um grupo de bits que representa uma certa unidade de
informao.
O tamanho da palavra pode ser definido como o nmero de bits da palavra
binria sobre o qual um sistema opera.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
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MICROPROCESSADORES
CDIGOS ALFANUMRICOS
Alm de dados numricos, um computador precisa ser capaz de manipular
informaes no numricas. Em outras palavras, um computador deve
reconhecer cdigos que representem letras do alfabeto, sinais de pontuao e
outros caracteres especiais, assim como os nmeros. Esses cdigos so
denominados cdigos alfanumricos.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
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MICROPROCESSADORES
CDIGOS ALFANUMRICOS
O cdigo alfanumrico mais utilizado o Cdigo Padro Americano para
Troca de Informaes (American Standard Code of Information Interchange
ASCII).
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
Cdigo ASCII
7 bits 128 representaes
RETURN LINEFEED
CONVERSO HEXADECIMAL BINRIO
Cdigo ASCII - Extendido
7 bits 128 representaes especiais
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MICROPROCESSADORES
UNIDADES DE MEDIDAS
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
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MICROPROCESSADORES
UNIDADES DE MEDIDAS
* Dados armazenados em memrias digitais (HDs, CDs, DVDs, disquetes, Pendrives)
tm seus tamanhos medidos em kiloBytes, porm a taxa de transferncia de dados
(velocidade de transmisso) so expressos em kilobits.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
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MICROPROCESSADORES
UNIDADES DE MEDIDAS
Calcule o tempo gasto por um modem de 56k (56kbps) transferir um arquivo de 56KB.
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
-
MICROPROCESSADORES
UNIDADES DE MEDIDAS
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS
-
MICROPROCESSADORES
UNIDADES DE MEDIDAS
SISTEMAS DE NUMERAO E CDIGOS