CPU - Instruções

 Definição de Instruções de Máquina

A operação de uma UCP é determinada pelas instruções que ela executa,

conhecidas como instruções de máquina

Cada instrução deve conter toda a informação necessária para permitir sua

execução pela UCP. Essa informação necessária compreende:

• Código de operação: especifica a operação a ser realizada

• Operando fonte*: operandos que constituem dados de entrada para a

operação

• Operando de destino*: resultado que pode ser produzido pela operação

• Endereço da próxima instrução: local onde deve ser buscada a instrução

seguinte (em alguns casos), após o término da corrente

Definição de CISC e RISC

Argumentação CISC

A programação em assembly e compiladores pouco sofisticados

justificavam que as instruções estivessem perto das HLL

Acreditava-se que instruções complexas executavam mais

rapidamente uma operação do que sequências de instruções

simples

Instruções complexas permitiam que o programa fosse composto por

menos instruções, poupando memória

Os processadores possuíam poucos registos, exigindo o recurso

constante a operandos em memória – arquitecturas register-memory ou

memory-memory.

Argumentação RISC

1.A utilização das instruções complexas e modos de endereçamento

sofisticados é pouco frequente, pois os compiladores têm que

encontrar casos que se adaptem exactamente à instrução.

2. Suportar instruções complexas implica uma unidade de controlo

mais sofisticada, com um período de relógio maior. Isto aumenta

também o tempo de execução das instruções mais simples, cuja

utilização é mais frequente.

Conclusão: reduzir o conjunto de instruções e modos de

endereçamento àqueles estritamente necessários. Operações

complexas são conseguidas por software, à custa de sequências de

instruções simples. A simplificação da unidade de controlo permite que

estas instruções executem mais rapidamente.

Formato das Instruções



Cada instrução consiste num grupo de bits que pode ser dividido em
duas partes:
     • a primeira parte indica o que é a instrução e como será executada,
sendo constituída de um só campo;
     •  a segunda parte refere­se ao(s) dado(s) que será(ão) manipulado(s)
na operação, podendo ser constituída por mais de um campo.


Tamanho das Instruções


A definição dos códigos de operação do conjunto de instruções de um
processador pode ser feita por duas maneiras:
       •  instruções com C.Op. de tamanho fixo;
       •  instruções com C.Op. de tamanho variável.

Tipos de Instruções



Podemos, então, classificar as instruções de máquina nos seguintes
tipos, dependendo da sua função:
     •  Processamento de dados: instruções aritméticas e lógicas;
     •  Armazenamento de dados: instruções de memória;
     •  Movimentação de dados: instruções de E/S;
     •  Controle: instruções de teste e desvio.


Ciclo de Instrução

• Busca (leitura)
     – Lê a próxima instrução da memória para a UCP;
• Decodifiação
     – Interpreta o código de operação e seus operandos (se existir).
• Execução
     – Efetua a operação indicada.
• Interrupção
     – Se as interrupções estão habilitadas e ocorreu uma interrupção,
       salva o estado do processo atual e processa a interrupção.
• Exemplo de execução de um ciclo de instrução:
   – Iniciar
   – RI←(CI) Busca a instrução, cujo endereço está no CI
   – (CI) ← (CI)+1 Atualiza o CI para a próxima instrução;
   – Interpretar o C.Op.
   – Buscar Op. (Se houver)
   – Executar a instrução
   – Retornar