Arquitetura de Conjunto de Instruções em Engenharia Informática, Resumos de Arquitetura Contemporânea

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE

FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA INFORMÁTICA 2º ANO Arquitectura do conjunto de instruções

A operação de uma CPU é determinada pelas instruções que ela executa, conhecidas como instruções de máquina ou instruções do computador. Cada instrução deve conter toda a informação necessária para que a CPU possa executá-la. conjunto de instruções é um grupo de comandos para uma CPU em linguagem de máquina, que é o idioma elementar de computadores, que é uma sequência longa de número binários, neste caso zeros e uns (Bits), por vezes referido como 1 ª geração da linguagem de programação.

CONJUNTO DE INSTRUÇÕES

O Conjunto de instruções, que também é chamado de Arquitectura de Conjunto de Instruções (instruction set architecture - ISA) é uma parte do computador que está ligada à programação que é basicamente á Linguagem de Máquina, é uma especificação que detalha as instruções que uma unidade central de processamento pode perceber e executar. Descreve os aspectos do processador que facilmente são visíveis e interpretados pelo programador, incluindo os tipos de dados nativos, as instruções, os registos, a arquitectura da memoria e as interrupções, dentre outros.

Um conjunto de instruções complexo (Complex Instruction Set Computer - CISC) tem muitas instruções especializadas, algumas das quais raramente serão usadas em programas práticos. Um conjunto reduzido de instruções (Reduced Instruction Set Computer - RISC) simplifica o processador implementando somente as instruções que são frequentemente utilizadas;

Classificação dos conjuntos de instruções

Instruções de manipulação de dados e memória

• Definir um registo a um valor de constante já estabelecida.
• Copiar dados de uma memória local para um registo, ou vice-versa (a instrução de máquina é muitas das vezes chamada movimento, no entanto, o termo é enganador). Usado para armazenar o conteúdo de um registo, resultado de um cálculo, ou para recuperar dados armazenados para executar um cálculo mais tarde. Muitas das vezes é chamada operações de processamento e armazenamento.
• Ler e gravar dados a partir de dispositivos de hardware.

Tipos de instruções e operações

Instruções Lógicas e Aritméticas

• Adicionar, subtrair, multiplicar ou dividir os valores de dois registos, colocando o resultado num registo, definindo criação de um ou mais códigos de condição em um registador de estado.
• Executa operações bit a bit, por exemplo, tendo a conjunção e disjunção de bits correspondentes em um par de registos, que tomam a negação de cada bit em um registador.
• Comparar dois valores nos registos (por exemplo, para ver se um é menor, ou se eles são iguais).

Alguns exemplos de instruções "complexas:

• Salvar vários registos na pilha de uma só vez;
• Mover grandes blocos de memória;
• Operações complexas e/ou com aritmética de ponto flutuante ponto flutuante (seno, cosseno, raiz quadrada, etc.).
• Instruções SIMD, uma única instrução realizando uma operação em muitos valores em paralelo.
• Realizando uma atómica test-and-set de instruções ou outras atómicas para ler-modificar-escrever.

Implementação de conjunto de instruções Qualquer dado de conjunto de instruções pode ser implementado em varias formas. Todas as formas de implementação de um conjunto de instruções especial apresentam o mesmo modelo de programação, e todas as implementações desse conjunto de instruções são capazes de executar os mesmos binários. As várias formas de implementação de um conjunto de instruções diferem no custo, desempenho, consumo de energia, tamanho, entre outros.

Instruções com zero operando Todas as operações aritméticas ocorrer usando o topo ou duas posições na pilha (topo e segunda posição). Exemplo:

• C = A + B Tem quatro instruções:

1. LOAD A, Reg
2. LOAD B, Reg
3. ADD Reg1, Reg
4. STORE Reg2, C

Próxima aula pesquisar e apresentar: ▪ Instruções com diferentes operandos; ▪ Tipos de Instruções; ▪ Modo de endereçamento.

Agradeço pela atenção