microprocessador generico

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SISTEMAS 
DIGITAIS 
Diogo Braga da Costa Souza
Microprocessador genérico
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
� Reconhecer a aplicação do microprocessador.
� Identificar a arquitetura básica do microprocessador.
� Descrever os passos da operação das instruções do microprocessador.
Introdução
Microprocessadores são utilizados para processar dados gerando resul-
tados conforme as instruções inseridas. Esses dispositivos tornaram os 
computadores antigos, que ocupavam muitas vezes várias salas de um 
edifício, menores e muito mais eficientes.
Neste capítulo, você vai conhecer um pouco do histórico dos micropro-
cessadores, suas aplicações, seu funcionamento e sua arquitetura básica.
Microprocessadores
As primeiras máquinas de computação processavam informações por meio de 
chaveamento de relés e válvulas eletromecânicas. Isso tornava as máquinas 
extremamente grandes, além de lentas, devido à velocidade de operação dos 
componentes utilizados. A utilização de microprocessadores iniciou na década 
de 1970. Nesse período, a Intel Corporation® lançou no mercado o modelo 4004, 
que recebeu a denominação de “microprocessador” devido ao seu tamanho 
físico em relação aos sistemas de computação anteriores. A Figura 1 demonstra 
a evolução dos microprocessadores da Intel® desde o primeiro até o processador 
Core™2 Duo.
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Microprocessador genérico2
O aumento do poder de processamento dos microprocessadores se dá 
devido à inserção de mais componentes de chaveamento internos, capazes 
de realizar mais operações binárias por unidade de tempo, sendo que os 
microprocessadores utilizam transistores com essa finalidade. O primeiro 
microprocessador da Intel® possuía em torno de 2.300 transistores, já os 
processadores Pentium 4 possuíam cerca de 100 milhões de transistores, 
como você pode ver na Figura 2. Os processadores da Core™ i7 modelo 
6950X chegam a possuir 4,7 bilhões de transistores.
Figura 2. Análise do desempenho de processadores.
Fonte: Lei de Moore (2018).
Microprocessadores são componentes capazes do processar informação 
de um dispositivo de controle ou computação. Esses componentes são 
responsáveis por executar instruções conforme um programa de usuário a 
fim de atender aos requisitos necessários de funcionamento. Esses disposi-
tivos possuem utilização geral, sendo sua aplicação genérica. É necessária 
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apenas a observância de requisitos de processamento, mas, em relação 
à aplicação, esse componente pode ser encontrado em qualquer tipo de 
controle e computação.
Em seu cotidiano, você se depara com várias aplicações de microproces-
sadores, como smartphones, computadores, eletrodomésticos, controle de 
tráfego de trânsito e outras aplicações. Os microprocessadores possibilitam 
certo nível de autonomia aos sistemas, de forma que não haja a necessidade de 
intervenção humana para que os sistemas funcionem em casos de automação. 
Além disso, eles possibilitam acessibilidade aos usuários, se tratando de 
dispositivos de acesso.
As aplicações em sistemas computadorizados vêm exigindo dos processadores um 
poder cada vez mais alto de processamento de informação, tornando necessário 
o desenvolvimento de novas tecnologias. Em 2017, a Intel® lançou no mercado o 
processador Core™ i9, que, em algumas de suas versões, possibilita um maior XXX 
que os processadores Core™ i7.
Arquitetura de microprocessador
Computadores são constituídos de vários componentes que, juntos, possibilitam 
o processamento das informações requeridas. Nesse contexto, o micropro-
cessador é o “cérebro”, ou seja, é a principal parte de um microcomputador. 
O microprocessador é o componente que processa os dados de acordo com as 
instruções, que, por sua vez, determinam quais serão as operações realizadas. 
De acordo com o esquema da Figura 3, um computador é formado por três 
elementos globais, sendo que a função de CPU (unidade central de processa-
mento) é exercida pelo microprocessador.
Microprocessador genérico4
Figura 3. O computador é formado por três elementos globais.
Fonte: Adaptada de Stallings (2017).
O microcontrolador possui três unidades básicas: Unidade Lógica Arit-
mética (ULA), unidade de controle e registradores (Figura 4). Essas unidades 
desempenham funções essenciais para o funcionamento do processador. A 
unidade de controle retira a instrução da memória e a interpreta para inseri-la na 
unidade lógica aritmética, que, com o auxílio das memórias dos registradores, 
executa as operações referentes às instruções.
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Figura 4. Unidades essenciais para o funcionamento.
Fonte: Microprocessadores [(200-?)].
 � Unidade lógica aritmética: implementa funções lógicas (NOT, AND, OR, 
XOR) e aritméticas (soma, subtração, multiplicação e divisão) nos dados 
de entrada conforme instruções enviadas pela unidade de controle. Além 
disso, guarda as respostas de processamento comumente no acumulador.
 � Unidade de controle: determina qual instrução será realizada pela ULA 
e a interpreta para o processamento. Essa unidade possui as funções 
de sincronismo do processador por meio de circuito de temporização, 
controle da sequência de instruções e decodificação dessas instruções.
 � Registradores: são memórias de acesso rápido que se localizam dentro 
do microprocessador. São destinadas ao armazenamento de dados e 
instruções. Existem registradores de acesso geral, que permitem ope-
rações de movimentação de dados e operações lógicas e aritméticas, e 
registradores específicos, denominados especiais:
 ■ acumulador — o principal registrador de um microprocessador, sendo 
ele a memória que armazena os dados para operação da ULA e dos 
resultados de processamento;
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 ■ flags — armazenam situações de estados de estouro de capacidade 
em operações aritméticas e resultados nulos, por exemplo;
 ■ contador de programa — determina a posição de memória em que 
se localiza a próxima instrução a ser operada. Essa informação é 
inserida na unidade de controle para que a unidade possa buscá-la 
e decodificá-la para a ULA;
 ■ ponteiro de pilha — armazena a posição da última memória da 
pilha a ser utilizada para que, quando haja necessidade do arma-
zenamento de um próximo dado, este seja destinado à próxima 
memória disponível e não apague o dado de outras memórias da 
pilha já ocupadas.
 � Barramentos internos: são eles que interligam as unidades do microcon-
trolador, criando uma via de comunicação entre elas. Os barramentos 
são divididos em vias de dados, de endereços e de controle.
Para saber mais sobre a arquitetura dos controladores e dos computadores, leia os 
capítulos 8, 9, 10, 11 e 12 do livro Arquitetura e organização de computadores, de Stallings 
(2017).
Passos de operações
A execução de operações pela ULA segue um fluxo determinado pelas unidades 
de auxílio de processamento:
 � as microinstruções programadas pelo usuário são descarregadas na 
memória externa à CPU;
 � a unidade de controle decodifica e carrega as instruções na ULA por 
meio do registrador referente a essa função;
 � os dados dos periféricos de entrada que serão operados de acordo 
com a microinstrução são inseridos em registradores e carregados no 
acumulador para a operação da ULA;
 � a ULA combina os dados de entrada com as instruções para que haja 
o respectivo processamento e atualiza o registrador acumulador com 
o valor de resposta do processamento.
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Como exemplo, para que haja a subtração entre os valores 37 e 15, você deve:
 � converter os dois valores para binário (operação de máquina)
 ■ 37 – 00100101
 ■ 15 – 00001111
O primeiro sinal estará no acumulador, e o segundo pode ser uma constante 
ou pode estar armazenado em outro registrador diferente:
 � realizar a operação de subtração, bit por bit
 ■00100101 – 00001111 = 00010110
O resultado da operação é enviado ao acumulador, que substitui o valor de 
entrada pelo valor do resultado da operação. Operações de armazenamento e 
de ciclo são necessárias para que o resultado seja armazenado no seu devido 
espaço de memória após a operação.
Para mais exemplos de operações aritméticas realizadas em unidades lógicas pro-
gramáveis e suas peculiaridades, leia o capítulo 8 do livro Arquitetura e organização de 
computadores, de Stallings (2017).
Microprocessador genérico8
HISTÓRIA do processador. História da informática, 2011. Disponível em: <https://
historiacomputadoresl.webnode.pt/servi%C3%A7os/componentes-essenciais-ao-
-funcionamento-de-um-computador-processador/historia-do-processador/>. Acesso 
em: 12 jun. 2018.
LEI de Moore. In: Wikipédia, 2018. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/
Lei_de_Moore>. Acesso em: 12 jun. 2018.
MICROPROCESSADORES. [200-?]. Disponível em: <http://iris.sel.eesc.usp.br/sel433a/
Micros.pdf>. Acesso em: 12 jun. 2018.
STALLINGS, W. Arquitetura e organização de computadores. 10. ed. São Paulo: Pearson, 
2017.
Leituras recomendadas
FLOYD, T. Sistemas digitais: fundamentos e aplicações. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 
2007. 
TAUB, H. Circuitos digitais e microprocessadores. São Paulo: Makron Books do Brasil, 1984.
TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas digitais: princípios e aplicações. 11. 
ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011.
TOKHEIM, R. Fundamentos de eletrônica digital: sistemas sequenciais. Porto Alegre: 
McGraw-Hill, 2013. v. 2.
VAHID, F. Sistemas digitais: projeto, otimização e hdls. Porto Alegre: Bookman, 2008.
ZANCO, W. S. Microcontroladores PIC18 com Linguagem C. São Paulo: Érica, 2013.
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