Acadêmico do Curso de “Ciência da Computação”

UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL – ULBRA (CANOAS)

Arquitetura e Organização de Computadores II Trabalho 1

Nome do Aluno: Luiz Henrique Machado Widmar

Acadêmico do Curso de “Ciência da Computação”

Data: 21/08/2015

INTRODUÇÃO

Neste documento teremos uma explicação mais detalhada sobre o ciclo de instrução (também chamado de ciclo de busca), sobre decodificação e sua influencia na velocidade de execução das instruções.

A função básica realizada por um computador é a execução de um programa, que consiste em um conjunto de instruções armazenadas na memória. O processador faz o trabalho real executando instruções especificadas no programa. Esta sessão oferece uma visão geral dos principais elementos da execução do programa. O processamento de instruções consiste basicamente em dois tipos de instruções simples que o processador pode executar: operações aritméticas (soma ou atribuição) e instruções de leitura ou gravação. Na maioria das vezes, uma instrução aritmética vem junto com uma operação de leitura ou gravação, já que depois de executar a operação será preciso gravar o resultado em algum lugar,

então o processador lê (busca) instruções da memória, uma de cada vez, e executa cada instrução. A execução do programa consiste em repetir o processo de busca e execução de instrução. A execução da instrução pode envolver diversas operações dependendo da natureza da instrução.

O processamento exigido para uma única instrução é chamado de ciclo de instrução. Usando a descrição simplificada em duas etapas dadas anteriormente. As duas etapas são conhecidas como ‘CICLO DE BUSCA’ e ‘CICLO DE INSTRUÇÃO’. A execução do programa só termina se a máquina for desligada, se houver algum tipo de erro irrecuperável ou se for encontrada uma instrução do programa que interrompa o computador.

Busca e execução de instruções

No início de cada ciclo de instrução, o processador busca uma instrução da memória. Em um processador típico,

um registrador chamado contador de programa (PC) mantém o endereço da instrução a ser buscada em seguida. A menos que seja solicitado de outra maneira, o processador sempre incrementa o PC após cada busca de instrução, de modo que buscará a próxima instrução em sequência(ou seja, a instrução localizada no próximo endereço de memória mais alto). Assim, por exemplo, considere um computador em que cada instrução ocupa uma palavra de memória de 16 bits. Suponha que o contador de programa esteja definido no local 300. O processador em seguida buscará a instrução no local 300. Nos ciclos de instrução seguintes, ele buscará instruções dos locais 301, 302, 303 e assim por diante. Essa sequência pode ser altera, como explicamos logo em seguida.

A instrução lida é carregada em um registrador no processador que conhecido como registrador de instrução(IR).

“O registrador é uma pequena porção de memória localizada no processador central. Os registradores permitem acessos muito rápidos a dados e são usados para aumentar a velocidade de execução de programas. A maioria das modernas arquiteturas de computadores operam transferindo dados da memória principal para os registradores, onde estes são processados e o resultado é devolvido à memória principal - é a chamada arquitetura de carregamento-armazenamento.

Os registradores são medidos pelo número de bits que podem conter. Atualmente as máquinas possuem registradores de 32 ou 64 bits.”

A instrução contém bits que especificam a ação que o processador deve tomar. O processador interpreta a instrução e realiza a ação solicitada. Em geral, estas estão em uma destas quatro categorias:

 Processador-memória: os dados podem ser transferidos do processador para a memória ou da memória para o processador.

 Processador-E/S: os dados podem ser transferidos de ou para um dispositivo periférico, transferindo entre o processador e um módulo de E/S.

 Processamento de dados: o processador pode realizar alguma operação aritmética ou lógica sobre os dados.

 Controle: uma instrução pode especificar que a sequência de execução seja alterada. Por exemplo, o processador pode buscar uma instrução do local 149, que especifica que a próxima instrução seja do local 182.

O processador se lembrará desse fato definindo o contador de programa como 182. Assim, no próximo ciclo de busca, a instrução será apanhada do local 182, em vez de 150.

Abaixo segue uma explicação mais clara e detalhada de como funcionada a unidade de controle e uma melhor detalhamento dos registradores.

● UC (Unidade de Controle) – controla o funcionamento da ULA (Unidade Lógica e Aritmética) e da memória. É responsável