Microprocesadores x Microcontroladores

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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
Programa
Bus de Dados
Bus Controle
Bus de Endereços
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Conceitos Básicos

• Arquitetura Básica de Microcomputador (Havard)
• RISC Reduced Instruction Set Computer

CPU
Dados
Programa
Bus de Códigos
Bus de Dados
Bus de Endereços
Bus de Endereços
http//www.guiadohardware.net/artigos/151/
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Conceitos Básicos

• RISC X CISC

• RISC (Reduced Instruction Set Computer)
• Instruções simples de apenas 1 ciclo
• Referencias a memória só com LOAD/STORE
• Uso intensivo de Pipeline
• Instruções Executadas por Hardware
• Instruções de formato Fixo
• Poucas instruções com poucos modos de
  endereçamento
• A complexidade está no compilador
• Vários conjuntos de registradores

• CISC (Complex Instruction Set Computer)
• Instruções complexas com vários ciclos
• Qualquer instrução pode referenciar à memória
• Pouco uso de pipeline
• Instruções interpretadas por microprograma
• Instruções com formato variável
• Muitas instruções com muitos modos de
  endereçamento
• A complexidade está no microprograma
• Um único conjunto de registradores

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Evolução dos Microprocessadores

• Expansão de barramentos
• Expansão de clock
• Uso intenso de armazenamento secundário
• Hierarquia de memória
• Casamento com o S.O.
• Pipeline

Microprocessadores32 / 64 bits
Microprocessadores de 8 / 16 bits

• Microcomputadores de 8/16 bits
• S.O. 8/16 bits
• Aplicações de propósito geral
• Aplicações específicas

• Sistemas dedicados
• Apenas um processamento por vez
• Integração de I/O e memória
• S.O. Kernels
• Instruções voltadas para controle
• Computação Real time

Microcontroladores 4 / 8 / 16 bits
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Evolução dos Microprocessadores
Microprocessador de propósito geral

• CPU para computadores de propósito geral
• Não apresenta RAM, ROM, I/O embarcada naCPU
• ExemploIntel x86, Motorola 680x0

Diversos chips na motherboard
Data Bus
CPU ?P de propósito geral
Serial COM Port
I/O Port
RAM
ROM
Timer
Address Bus
Sistema Microprocessador de propósito geral
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Evolução dos Microprocessadores
Microcontrolador

• Um computador em um único chip
• RAM, ROM, I/O ports...etc. embarcados
• ExemploMotorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PIC
  16X, AVR 90s12XX

RAM
ROM
CPU
Chip único
Serial COM Port
I/O Port
Timer
Microcontrolador
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Microprocessador vs. Microcontrolador

• Microprocessador
• CPU gt 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

• 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
• ExemploImpressora, teclado, video game, celular,
  palm

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Microprocessador vs. Microcontrolador
Quatro critérios para a escolha de um
Microcontrolador

• 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
• Disponibilidade de software e ferramentas de
  desenvolvimento
• assemblers, debuggers, Compiladores C, emulador,
  simulador, Suporte técnico
• Fornecimento de materiais e insumos com
  facilidade e confiabilidade
• Grau de especialização de equipe de
  desenvolvimento

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Conceitos Básicos

• 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

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Conceitos Básicos

• Hardware Atualmente não é mais considerada a
  parte imutáveldo 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

Instrução de 1 byte
(código operacional)
D7
D6
D4
D3
D1
D0
D5
D2
Instrução de 2 bytes
(código operacional)
D7
D6
D3
D0
D5
D4
D2
D1
(segundo byte)
Instrução de 3 bytes
(código operacional)
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
(segundo byte)
(terceiro byte)
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Conceitos Básicos

• Conceitos importantes
• Estado
• Ciclo de máquina
• Ciclo de Busca
• Ciclo de execução
• Ciclo de instrução

Ti
M3
M2
Ciclo de busca M1
Ciclo de execução
Ciclo de instrução
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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

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Arquitetura Interna de Microprocessador