Microcontroladores x microprocessadores

Apresentação de Microprocessadores.

1. Prof. Remy Eskinazi
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Microprocesadores x Microcontroladores
• Introdução:
– Arquitetura Básica de Microcomputador
–Conceitos Básicos
–Ciclo de instrução
–Evolução dos Microprocessadores

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Conceitos Básicos:
Arquitetura Básica de Microcomputador (Von Neuman)
CISC – Complex Instruction Set Computer
CPU
Memória
Dados
I/O
Bus de Endereços
Bus Controle
Bus de Dados
Programa

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Conceitos Básicos:
• Arquitetura Básica de Microcomputador (Havard)
RISC – Reduced Instruction Set Computer
CPU Dados
Bus de Códigos Bus de Dados
Programa
http://www.guiadohardware.net/artigos/151/
Bus de Endereços Bus de Endereços

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Conceitos Básicos:
RISC X CISC
RISC (Reduced Instruction Set
Computer)
3.Instruções simples de apenas 1 ciclo
4.Referencias a memória só com LOAD/
STORE
5.Uso intensivo de Pipeline
6.Instruções Executadas por Hardware
7.Instruções de formato Fixo
8.Poucas instruções com poucos modos
de endereçamento
9.A complexidade está no compilador
10.Vários conjuntos de registradores
CISC (Complex Instruction Set Computer)
3.Instruções complexas com vários ciclos
4.Qualquer instrução pode referenciar à
memória
5.Pouco uso de pipeline
6.Instruções interpretadas por
microprograma
7.Instruções com formato variável
8.Muitas instruções com muitos modos de
endereçamento
9.A complexidade está no microprograma
10.Um único conjunto de registradores

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Evolução dos Microprocessadores
Microprocessadores
de 8 / 16 bits
•Microcomputadores de 8/16 bits
•S.O. 8/16 bits
•Aplicações de propósito geral
•Aplicações específicas
Microprocessadores
32 / 64 bits
•Expansão de barramentos
•Expansão de clock
•Uso intenso de armazenamento secundário
•Hierarquia de memória
•Casamento com o S.O.
•Pipeline
Microcontroladores
4 / 8 / 16 bits
•Sistemas dedicados
•Apenas um processamento por vez
•Integração de I/O e memória
•S.O. Kernels
•Instruções voltadas para controle
•Computação Real time

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Evolução dos Microprocessadores
CPU
mP de
propósito
geral
RAM ROM
I/O
Port
Timer
Serial
COM
Port
Data Bus
Address Bus
Sistema Microprocessador de propósito geral
•CPU para computadores de propósito geral
•Não apresenta RAM, ROM, I/O embarcada naCPU
•Exemplo：Intel x86, Motorola 680x0
Diversos chips na motherboard
Microprocessador de propósito geral

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Evolução dos Microprocessadores
RAM ROM
I/O
Port
Timer
Serial
COM
Port
Microcontrolador
CPU
•Um computador em um único chip
•RAM, ROM, I/O ports...etc. embarcados
•Exemplo：Motorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PIC 16X, AVR
90s12XX
Chip único
Microcontrolador :

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Microprocessador vs. Microcontrolador
Microprocessador
•CPU => stand-alone, RAM,
ROM, I/O, timers são
separados;
•O projetista pode decidir a
quantidade de ROM, RAM e
ports de I/O;
•Expansível
•Versatilidade
•Uso geral
Microcontrolador
•CPU, RAM, ROM, I/O e
timer estão integrados em
um chip
•Quantidade fixa de
elementos on-chip (ROM,
RAM, I/O ports)
•Para aplicações onde
custo, potência e espaço
são fatores críticos;
•Uso específico

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Microprocessador vs. Microcontrolador
•Sistema embarcado significa que o processador está embarcado na
aplicação;
•Um produto embarcado utiliza um microprocessador ou
microcontrolador para fazer uma tarefa apenas;
•Em um sistema embarcado existe somente uma aplicação de
software que normalmente está gravada em ROM
•Em um sistema embarcado, normalmente existe a interação com o
meio ambiente ou com o operador;
•Exemplo：Impressora, teclado, video game, celular, palm…
Sistema Embarcado

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Microprocessador vs. Microcontrolador
1.Combinar as necessidades computacionais com o custo
•Velocidade, quantidade de memória ROM e RAM, Ports de
I/O, packaging, consumo de potencia…
•Facilidades de atualização (upgrade);
•Custo por unidade
2.Disponibilidade de software e ferramentas de desenvolvimento
•assemblers, debuggers, Compiladores C, emulador, simulador,
Suporte técnico
3.Fornecimento de materiais e insumos com facilidade e
confiabilidade;
4.Grau de especialização de equipe de desenvolvimento
Quatro critérios para a escolha de um Microcontrolador

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• Bit: (Binary Digit - 0 ou 1) - Menor informação digital possível;
• Byte: Um termo especial, usado para designar palavra de oito bits. Um byte sempre é
constituído de oito bits, sendo este tamanho da palavra da maioria dos sistemas
microcontrolados atuais.
• Registradores: conjunto de flip-flops para Armazenamento temporário de dados- 8 bits,
16 bits, 32 bits, etc;
Conceitos Básicos:
Bit
Nibble
Byte
Word
0
0000
0000 0000
0000 0000 0000 0000

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Conceitos Básicos:
•Hardware: Atualmente não é mais considerada a parte “imutável”do
Microcomputador
•Software:
–Instrução: Comando específico de um microprocessador (movimentação
de dados, operações aritméticas e lógicas, etc.);
–Programa: Seqüência lógica de instruções que podem ser reconhecidas
pelo microprocessador, que quando executadas em uma ordem correta,
resulta na finalização de uma função ou algoritmo
•Firmware: Programa de função bastante específica que está
armazenado em memória não volátil

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Conceitos Básicos:
•Tipos de instruções encontradas nos microprocessadores:
–Movimentação de dados;
–Aritméticas;
–Lógicas;
–Saltos e desvios no programa;
–Controle interno
•Exemplo de formação das instruções:
D7D6D5D4D3D2D1D0Instrução de 1 byte: (código operacional)
D7D6D5D4D3D2D1D0Instrução de 2 bytes: (código operacional)
(segundo byte)
D7D6D5D4D3D2D1D0Instrução de 3 bytes: (código operacional)
(segundo byte)
(terceiro byte)

14. Prof. Remy Eskinazi
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Conceitos Básicos:
•Conceitos importantes:
–Estado
–Ciclo de máquina
–Ciclo de Busca
–Ciclo de execução;
–Ciclo de instrução
T
i
Ciclo de busca – M1 Ciclo de execução
Ciclo de instrução
M
2
M
3

15. Prof. Remy Eskinazi
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Conceitos Básicos:
Dinâmica de um sistema microprocessado
• O microcomputador é um sistema de processamento capaz de buscar
e executar instruções (programas) alocados em memória;
• Após a energização do microcomputador, é gerado um sinal de reset
que zera o Program Counter (PC);
• O microprocessador irá buscar e executar a instrução que está
localizada no endereço de memória definida pelo PC;

16. Prof. Remy Eskinazi
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Arquitetura Interna de Microprocessador