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Unidade Central de Processamento, Notas de estudo de Engenharia Civil

segue uma apostila básica a ucp

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 14/09/2010

lunahra-vasconcelos-mesquita-11
lunahra-vasconcelos-mesquita-11 🇧🇷

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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)
Como vimos, o programa é constituído de instruções de máquina que são
armazenadas de forma seqüencial em células sucessivas da memória, juntamente com dados
eventualmente necessários à execução do mesmo. O ciclo de funcionamento realizado pela
UCP para executar um programa possui os seguintes passos:
- uma instrução é lida da memória para dentro da UCP;
- a UCP interpreta qual é a instrução, decodificando o significado a partir de
informações contidas na própria instrução. Essa etapa permite identificar se a instrução é uma
soma, uma movimentação de dados, um desvio de fluxo, etc.;
- eventuais dados necessários à execução da instrução são localizados onde
estiverem na memória, e trazidos para dentro da UCP;
- a instrução é efetivamente executada e os resultados (se houver algum) são
guardados no local (posição de memória ou registrador) definido pela própria instrução; e
- a próxima instrução é apanhada e o ciclo volta ao primeiro passo.
Essas etapas constituem o ciclo de instrução da máquina. O ciclo se repete
indefinidamente, até que ocorra uma instrução de parada, um erro, ou o sistema seja
desligado.O fluxo básico do ciclo de instrução pode ser definido como:
Nesse ciclo, podemos identificar duas atividades principais da UCP: controle e
processamento. Na atividade de controle são gerados todos os sinais para sincronizar os
diversos componentes em que se divide a UCP, a memória e demais dispositivos do sistema.
Na atividade de processamento, a operação matemática, lógica ou de desvio da instrução é
efetivamente executada.
Para que possamos compreender melhor o modo de funcionamento da UCP, vamos examinar
o seguinte diagrama esquemático:
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UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO (UCP)

Como vimos, o programa é constituído de instruções de máquina que são armazenadas de forma seqüencial em células sucessivas da memória, juntamente com dados eventualmente necessários à execução do mesmo. O ciclo de funcionamento realizado pela UCP para executar um programa possui os seguintes passos:

  • uma instrução é lida da memória para dentro da UCP;
  • a UCP interpreta qual é a instrução, decodificando o significado a partir de informações contidas na própria instrução. Essa etapa permite identificar se a instrução é uma soma, uma movimentação de dados, um desvio de fluxo, etc.;
  • eventuais dados necessários à execução da instrução são localizados onde estiverem na memória, e trazidos para dentro da UCP;
  • a instrução é efetivamente executada e os resultados (se houver algum) são guardados no local (posição de memória ou registrador) definido pela própria instrução; e
  • a próxima instrução é apanhada e o ciclo volta ao primeiro passo.

Essas etapas constituem o ciclo de instrução da máquina. O ciclo se repete indefinidamente, até que ocorra uma instrução de parada, um erro, ou o sistema seja desligado.O fluxo básico do ciclo de instrução pode ser definido como:

Nesse ciclo, podemos identificar duas atividades principais da UCP: controle e processamento. Na atividade de controle são gerados todos os sinais para sincronizar os diversos componentes em que se divide a UCP, a memória e demais dispositivos do sistema. Na atividade de processamento, a operação matemática, lógica ou de desvio da instrução é efetivamente executada.

Para que possamos compreender melhor o modo de funcionamento da UCP, vamos examinar o seguinte diagrama esquemático:

Esse diagrama foi inspirado nas funções mínimas de uma UCP, ou seja, uma UCP real possui alguns outros componentes. Estes, entretanto, são os elementos fundamentais para que se possa compreender o ciclo de operação da máquina. Ainda nessa linha de simplificação, é bom ressaltar que as operações que serão a seguir explicadas, são relatadas como um processo serial, isto é, cada pequena atividade do ciclo da instrução é descrita como se fosse realizada em seqüência à atividade anterior. Modernos processadores possuem algum paralelismo (pipeline) na decodificação e execução das instruções (as tarefas são tratadas como atividades de uma linha de produção de automóveis, por exemplo). Para efeito de aprendizado, entretanto, vamos desconsiderar esse paralelismo.

O processamento é a atividade fim do sistema. Processar um dado é executar sobre o dado algum tipo de ação que produza um resultado. As principais ações que podem ser executadas sobre um dado são: operações aritméticas (soma, subtração, multiplicação, divisão); operações lógicas (e, ou, ou exclusivo, etc.); movimentação de dados (memória/memória, memória/registradores, registradores/registradores); desvios no fluxo de execução das instruções; e, operações de entrada e saída.

Dentro da UCP, o dispositivo principal da atividade de processamento é a Unidade Aritmética e Lógica (UAL). Os registradores também estão relacionados com essa atividade, já que armazenam os dados que são usados pela UAL. A interligação entre UAL e registradores é feita pelo barramento interno da UCP.

A UAL é um aglomerado de circuitos lógicos e componentes eletrônicos que, integrados, realizam as seguintes operações (algumas com um outras com dois operadores):