Microcontroladores x microprocessadores

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Apresentação de Microprocessadores.

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Microcontroladores x microprocessadores

  1. 1. Microprocesadores x Microcontroladores <ul><li>Introdução: </li></ul><ul><ul><li>Arquitetura Básica de Microcomputador </li></ul></ul><ul><ul><li>Conceitos Básicos </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de instrução </li></ul></ul><ul><ul><li>Evolução dos Microprocessadores </li></ul></ul>
  2. 2. 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
  3. 3. Conceitos Básicos : <ul><li>Arquitetura Básica de Microcomputador (Havard) </li></ul><ul><li>R ISC – Reduced Instruction Set Computer </li></ul>CPU Dados Bus de Códigos Bus de Dados Programa http://www.guiadohardware.net/artigos/151/ Bus de Endereços Bus de Endereços
  4. 4. Conceitos Básicos : RISC X CISC <ul><li>RISC (Reduced Instruction Set Computer) </li></ul><ul><li>Instruções simples de apenas 1 ciclo </li></ul><ul><li>Referencias a memória só com LOAD/STORE </li></ul><ul><li>Uso intensivo de Pipeline </li></ul><ul><li>Instruções Executadas por Hardware </li></ul><ul><li>Instruções de formato Fixo </li></ul><ul><li>Poucas instruções com poucos modos de endereçamento </li></ul><ul><li>A complexidade está no compilador </li></ul><ul><li>Vários conjuntos de registradores </li></ul><ul><li>CISC (Complex Instruction Set Computer) </li></ul><ul><li>Instruções complexas com vários ciclos </li></ul><ul><li>Qualquer instrução pode referenciar à memória </li></ul><ul><li>Pouco uso de pipeline </li></ul><ul><li>Instruções interpretadas por microprograma </li></ul><ul><li>Instruções com formato variável </li></ul><ul><li>Muitas instruções com muitos modos de endereçamento </li></ul><ul><li>A complexidade está no microprograma </li></ul><ul><li>Um único conjunto de registradores </li></ul>
  5. 5. Evolução dos Microprocessadores Microprocessadores de 8 / 16 bits <ul><li>Microcomputadores de 8/16 bits </li></ul><ul><li>S.O. 8/16 bits </li></ul><ul><li>Aplicações de propósito geral </li></ul><ul><li>Aplicações específicas </li></ul>Microprocessadores32 / 64 bits <ul><li>Expansão de barramentos </li></ul><ul><li>Expansão de clock </li></ul><ul><li>Uso intenso de armazenamento secundário </li></ul><ul><li>Hierarquia de memória </li></ul><ul><li>Casamento com o S.O. </li></ul><ul><li>Pipeline </li></ul>Microcontroladores 4 / 8 / 16 bits <ul><li>Sistemas dedicados </li></ul><ul><li>Apenas um processamento por vez </li></ul><ul><li>Integração de I/O e memória </li></ul><ul><li>S.O. Kernels </li></ul><ul><li>Instruções voltadas para controle </li></ul><ul><li>Computação Real time </li></ul>
  6. 6. Evolução dos Microprocessadores CPU  P de propósito geral RAM ROM I/O Port Timer Serial COM Port Data Bus Address Bus Sistema Microprocessador de propósito geral <ul><li>CPU para computadores de propósito geral </li></ul><ul><li>Não apresenta RAM, ROM, I/O embarcada naCPU </li></ul><ul><li>Exemplo : Intel x86, Motorola 680x0 </li></ul>Diversos chips na motherboard Microprocessador de propósito geral
  7. 7. Evolução dos Microprocessadores RAM ROM I/O Port Timer Serial COM Port Microcontrolador CPU <ul><li>Um computador em um único chip </li></ul><ul><li>RAM, ROM, I/O ports...etc. embarcados </li></ul><ul><li>Exemplo : Motorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PIC 16X, AVR 90s12XX </li></ul>Chip único Microcontrolador :
  8. 8. Microprocessador vs. Microcontrolador <ul><li>Microprocessador </li></ul><ul><li>CPU => stand-alone , RAM, ROM, I/O, timers são separados; </li></ul><ul><li>O projetista pode decidir a quantidade de ROM, RAM e ports de I/O; </li></ul><ul><li>Expansível </li></ul><ul><li>Versatilidade </li></ul><ul><li>Uso geral </li></ul><ul><li>Microcontrolador </li></ul><ul><li>CPU, RAM, ROM, I/O e timer estão integrados em um chip </li></ul><ul><li>Quantidade fixa de elementos on-chip ( ROM, RAM, I/O ports ) </li></ul><ul><li>Para aplicações onde custo, potência e espaço são fatores críticos; </li></ul><ul><li>Uso específico </li></ul>
  9. 9. Microprocessador vs. Microcontrolador <ul><li>Sistema embarcado significa que o processador está embarcado na aplicação; </li></ul><ul><li>Um produto embarcado utiliza um microprocessador ou microcontrolador para fazer uma tarefa apenas; </li></ul><ul><li>Em um sistema embarcado existe somente uma aplicação de software que normalmente está gravada em ROM </li></ul><ul><li>Em um sistema embarcado, normalmente existe a interação com o meio ambiente ou com o operador; </li></ul><ul><li>Exemplo : Impressora, teclado, video game, celular, palm… </li></ul>Sistema Embarcado
  10. 10. Microprocessador vs. Microcontrolador <ul><li>Combinar as necessidades computacionais com o custo </li></ul><ul><ul><li>Velocidade, quantidade de memória ROM e RAM, Ports de I/O, packaging, consumo de potencia… </li></ul></ul><ul><ul><li>Facilidades de atualização (upgrade); </li></ul></ul><ul><ul><li>Custo por unidade </li></ul></ul><ul><li>Disponibilidade de software e ferramentas de desenvolvimento </li></ul><ul><ul><li>assemblers, debuggers, Compiladores C, emulador, simulador, Suporte técnico </li></ul></ul><ul><li>Fornecimento de materiais e insumos com facilidade e confiabilidade; </li></ul><ul><li>Grau de especialização de equipe de desenvolvimento </li></ul>Quatro critérios para a escolha de um Microcontrolador
  11. 11. <ul><li>Bit : (Binary Digit - 0 ou 1) - Menor informação digital possível; </li></ul><ul><li>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. </li></ul><ul><li>Registradores : conjunto de flip-flops para Armazenamento temporário de dados- 8 bits, 16 bits, 32 bits, etc; </li></ul>Conceitos Básicos : Bit Nibble Byte Word 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
  12. 12. Conceitos Básicos : <ul><li>Hardware : Atualmente não é mais considerada a parte “imutável”do Microcomputador </li></ul><ul><li>Software: </li></ul><ul><ul><li>Instrução : Comando específico de um microprocessador (movimentação de dados, operações aritméticas e lógicas, etc.); </li></ul></ul><ul><ul><li>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 </li></ul></ul><ul><li>Firmware : Programa de função bastante específica que está armazenado em memória não volátil </li></ul>
  13. 13. Conceitos Básicos : <ul><li>Tipos de instruções encontradas nos microprocessadores: </li></ul><ul><ul><li>Movimentação de dados; </li></ul></ul><ul><ul><li>Aritméticas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Lógicas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Saltos e desvios no programa; </li></ul></ul><ul><ul><li>Controle interno </li></ul></ul><ul><li>Exemplo de formação das instruções: </li></ul>D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Instrução de 1 byte: (código operacional) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Instrução de 2 bytes: (código operacional) (segundo byte) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Instrução de 3 bytes: (código operacional) (segundo byte) (terceiro byte)
  14. 14. Conceitos Básicos : <ul><li>Conceitos importantes: </li></ul><ul><ul><li>Estado </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de máquina </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de Busca </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de execução; </li></ul></ul><ul><ul><li>Ciclo de instrução </li></ul></ul>T i Ciclo de busca – M1 Ciclo de execução Ciclo de instrução M 2 M 3
  15. 15. Conceitos Básicos : <ul><li>Dinâmica de um sistema microprocessado </li></ul><ul><li>O microcomputador é um sistema de processamento capaz de buscar e executar instruções (programas) alocados em memória; </li></ul><ul><li>Após a energização do microcomputador, é gerado um sinal de reset que zera o Program Counter (PC); </li></ul><ul><li>O microprocessador irá buscar e executar a instrução que está localizada no endereço de memória definida pelo PC; </li></ul>
  16. 16. Arquitetura Interna de Microprocessador

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