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Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Arquitectura de Computadores LEEC/MEEC (2006/07 – 2º Sem.) Unidade de Controlo Nuno Cavaco Gomes Horta Universidade Técnica de Lisboa / Instituto Superior Técnico Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Sumário • Introdução • Unidade de Processamento • Unidade de Controlo • Conjunto de Instruções • Unidade Central de Processamento (CPU) • Unidade de Entrada/Saída (I/O) • Unidade de Memória • Perspectiva Evolutiva das Arquitecturas de Computadores N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 2 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo • Introdução • Projecto de Unidade de Controlo Genérica • Algoritmo e Datapath para Multiplicação Binária • Unidade de Controlo “Hardwired” • Unidade de Controlo Microprogramada • Arquitectura de um Computador Elementar • Unidades de Controlo Hardwired e Microprogramada • Formato das Instruções • Computador de Ciclo Único • Unidade de Controlo “Hardwired” • Computador de Ciclo Múltiplo • Unidade de Controlo Microprogramada • Unidade de Controlo “Hardwired” • Unidade de Controlo “Pipelined” N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 3 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Arquitectura Genérica de um Computador N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 4 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo: Módulo (Circuito Sequencial) responsável pelo controlo da sequência de operações a executar na Datapath para implementação de uma tarefa. Unidade de Controlo: Programável – Aquisição e execução de instruções armazenadas em memória RAM ou ROM. Localização das instruções através do registo PC (Program Counter). Interpretação das instruções e activação da sequência de microoperações a executar pela Datapath. Não-Programável – As operações a serem executadas assim como a sua sequência baseiam-se nas entradas da U. de Controlo e na avaliação dos bits de estado. Inexistência de procedimento de aquisição de instruções e de recurso a um registo do tipo PC (Program Counter). N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 5 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo (Projecto): A U.C. pode ser interpretada como uma ASM (Algorithmic State Machine), isto é, como uma máquina de estados ou circuito sequencial que implementa o algoritmo de controlo pretendido. Unidade de Controlo (Especificação): A especificação da U.C. pode ser realizada com recurso a fluxogramas de ASMs, embora semelhantes aos fluxogramas convencionais são interpretados de forma diferente, uma vez que os fluxogramas de ASMs permitem tanto a especificação da sequência de estados como as relações de temporização entre estados e as acções desencadeadas em cada estado como resposta aos ciclos de relógio. N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 6 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo • Introdução • Projecto de Unidade de Controlo Genérica • Algoritmo e Datapath para Multiplicação Binária • Unidade de Controlo “Hardwired” • Unidade de Controlo Microprogramada • Arquitectura de um Computador Elementar • Unidades de Controlo Hardwired e Microprogramada • Formato das Instruções • Computador de Ciclo Único • Unidade de Controlo “Hardwired” • Computador de Ciclo Múltiplo • Unidade de Controlo Microprogramada • Unidade de Controlo “Hardwired” • Unidade de Controlo “Pipelined” N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 7 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo (Especificação) Fluxograma de ASM Simbologia Exemplo Estado Condição Saída N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 8 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Unidade de Controlo (Especificação) Fluxograma de ASM (Exemplo) Diagrama Temporal Nota: O registo A é colocado a 0, apenas, no terceiro ciclo de relógio uma vez que a transferência é síncrona. N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 9 2006/2007 Arquitectura de Computadores Unidade de Controlo Projecto de U. de Controlo para Multiplicador Binário: (Especificação) Multiplicação Multiplicação em Hardware ! N. Horta, IST - UTL Arquitectura de Computadores 10 2006/2007
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