sap 1- parte2

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Microarquitetura SAP-1
(Parte 2)
Professor: Alexandre Scaico
alexandre.scaico@gmail.com
Faculdade de Ciências Sociais Aplicadas
Curso de Sistemas de Informações
Organização e Arquitetura de Computadores
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Temporização no SAP-1
„ A unidade de controle gera as palavras de controle 
que causam a BUSCA e EXECUÇÃO de cada 
instrução em 6 ESTADOS DE 
TEMPORIZAÇÃO (estados T) gerados por 
pulsos sucessivos do relógio
„ Os 3 primeiros estados são comuns a todas as 
instruções e formam o ciclo de busca
„ O 3 últimos estados dependem da instrução a ser 
executada e formam o ciclo de exeução
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Temporização no SAP-1
„ Os estados T são gerados por um contador em 
anel, que gera os seguintes códigos
„ T1 = 000001
„ T2 = 000010
„ T3 = 000100
„ T4 = 001000
„ T5 = 010000
„ T6 = 100000
4Arquitetura do SAP-1
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Ciclo de Busca
„ Composto pelos seguintes estados:
„ Estado de Endereço
„ Estado de Incremento
„ Estado de Memória
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Ciclo de Busca
„ Estado de Endereço (T1)
„ Endereço contido no PC é transferido pro REM
„ Sinais ativo→ EP e LM
„ Estado de Incremento (T2)
„ O conteúdo do contador de programa (PC) é
incrementado
„ Sinal ativo→ CP
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Ciclo de Busca
„ Estado de Memória (T3)
„ A instrução endereçada na memória é transferida da 
memória para o registrador de instrução (RI)
„ Sinais ativo→ CE e LI
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Ciclo de Busca
Ciclo de busca – (a) Estado T1, (b) Estado T2 e (c) Estado T3
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Ciclos de Execução
„ Ocorre após o ciclo de busca e os sinais de 
controle gerados dependem da instrução a ser 
executada
„ O controlador-sequencializador possui um 
circuito combinacional (matriz de controle) que 
gera suas saídas de acordo com o estado T e o 
código da operação presente no RI
„ No ciclo de busca a saída do controlador depende 
apenas dos estados T
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Ciclos de Execução
„ Rotina LDA
„ Em T4 os bits da instrução são enviados ao 
controlador-sequencializador e os bits de endereço do 
operando (dado) são enviados ao REM → sinais 
ativos: EI e LM
„ Em T5 o dado da RAM (a partir do endereço no REM) 
é enviado ao registrador A → sinais ativos: CE e LA
„ T6 é um estado sem operação (a palavra de controle 
gerada possui todos os sinais de controle desativos)
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Ciclos de Execução
„ Rotina LDA
Ciclo de execução LDA – (a) Estado T4, (b) Estado T5 e (c) Estado T6
12Diagrama de temporização do ciclo completo da instrução LDA
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Ciclos de Execução
„ Rotina ADD
„ Em T4 os bits da instrução são enviados ao 
controlador-sequencializador e os bits de endereço do 
operando (dado) são enviados ao REM → sinais 
ativos: EI e LM
„ Em T5 o dado da RAM (a partir do endereço no REM) 
é enviado ao registrador B → sinais ativos: CE e LB
„ Em T6 a soma é realizada e seu resultado é 
armazenado em Acc→ sinais ativos: EU e LA
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Ciclos de Execução
„ Rotina ADD
Ciclo de execução ADD – (a) Estado T4, (b) Estado T5 e (c) Estado T6
15Diagrama de temporização do ciclo completo da instrução ADD 16
Ciclos de Execução
„ Rotina SUB
„ Tem praticamente o mesmo ciclo de execução do 
ADD, a exceção do sinal SU, que neste caso é ativo 
indicando a subtração
„ Rotina OUT
„ Possui apenas o ciclo T4, com T5 e T6 sendo estados 
sem operação
„ Nesta instrução os 4 bits menos significativos da 
palavra que contém o código são irrelevantes
„ Sinais ativos em T4→ EA e LO
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Ciclos de Execução
„ Rotina HLT
„ Não possui rotina de execução
„ O controlador ao receber o código de operação HLT 
(1111) interrompe o processamento gerando uma 
palavra de controle onde todos os sinais estão 
desativos, e interrompendo o contador em anel
„ Sem o contador o sistema não tem mais como 
funcionar,a menos que se reinicie o sistema
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Microprograma do SAP-1
„ Microinstruções
„ São as palavras geradas pelo controlador a cada estado 
T do processamento
„ Macroinstruções
„ São instruções de mais alto nível, compostas por um 
certo número de microinstruções
„ Cada macroinstrução do SAP-1 é formada por 3 
microinstruções (não levamos em conta as 
microinstruções do ciclo de busca)
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Microprograma do SAP-1
Macroinstrução LDA
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Microprograma do SAP-1
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Microprograma do SAP-1
Sinais ativos de acordo com o estado T e a instrução 22
Microprogramação do SAP-1
„ Com o aumento do número de instruções a 
contrução da matriz de contole (que gera os sinais 
de controle) se torna muito complexa
„ Alternativa→ microprogramação
„ Na microprogramação, as palavras de controle são 
previamente armazenadas em uma memória 
ROM, e são lidas ao longo da execução das 
instruções
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Microprogramação do SAP-1
Estrutura de microprogramação do SAP-1 24
Microprogramação do SAP-1
„ Controle microprograma do SAP-1
„ ROM de endereços
„ Contador pré-ajustável
„ ROM de controle
„ Etapas do controle microprogramado
„ Endereçamento inicial da rotina da instrução
„ Escalonamento através dos endereços da rotina
„ Aplicação dos endereço à ROM de controle
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Microprogramação do SAP-1
„ ROM de endereços
„ Recebe o código da operação do RI e gera o endereço 
onde fica a rotina de cada instrução
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Microprogramação do SAP-1
„ Contador pré-ajustável
„ Inicia em 0000 (T1) e vai até 0010 (T3)
„ Em T3 o valor da ROM de endereços é reconhecida 
pelo contador, mudando o seu valor de contagem em 
T4
„ De T4 a T6 o valor do contador irá iniciar com o valor
proveniente da ROM de endereços e será
incrementado, endereçando assim a ROM de controle
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Microprogramação do SAP-1
Estrutura de microprogramação do SAP-1 28
Microprogramação do SAP-1
„ ROM de controle
„ Armazena as microinstruções
„ De T1 a T3 recebe o valor do contador (0000, 0001 e 
0010)
„ Em T3 o endereço da rotina da instrução é
reconhecida pelo contador mudando o valor da 
contagem
„ Com isso temos a correta execução dos estados T4, T5 
e T6 para cada instrução
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Microprogramação do SAP-1
„ ROM de controle
„ Entrada→ saída do contador pré-ajustável - endereços 
do microprograma
„ Saída → palavras de controle (microinstruções) que 
executam a operação correspondente à instrução
30Conteúdo da ROM de controle
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Microprogramação do SAP-1
„ Vantagens
„ Eliminação do decodificador de instruções e da matriz 
de controle→ circuitos que tendem a ficar bastante 
complicados com o aumento do número de instruções
„ Fácil alteração do conjunto de instruções→
reprogramação da ROM de controle e da ROM de 
endereços
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Ciclo Variável de Máquina
„ Microinstrução 3E3 é um NOP
„ Com isso temos um ciclo fixo de máquina
„ Os NOPs introduzem atraso no processamento
„ Solução → criação de um ciclo variável de 
máquina
„ Eliminar os NOPs
„ No SAP-1 isso é feito através de um circuito que 
reconhece o código do NOP e instantâneamente 
reinicia o contador pré-ajustável
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Exercício
„ Instrução: ADD
„ Endereço da instrução: 4H
„ Endereço do operando: EH
„ Operando: #07H
„ Registradores: Acc=08H, B=O=00H, REM=2H, 
RI=00H, PC = 4H
„ Mostrar o valor dos registradores (PC, RI, 
REM, Acc, B e O) do SAP-1 durante a 
execução dessa instrução
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Exercício - Solução