O documento descreve as diferenças entre microprocessadores e microcontroladores. Microprocessadores são usados em sistemas de propósito geral enquanto microcontroladores integram CPU, memória e I/O em um único chip para aplicações específicas com restrições de custo, potência e espaço. O documento também explica conceitos básicos de arquitetura de microcomputadores como barramento, instruções e ciclos de máquina.

1. Microprocesadores x Microcontroladores Introdução: Arquitetura Básica de Microcomputador Conceitos Básicos Ciclo de instrução Evolução dos Microprocessadores

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. Conceitos Básicos : Arquitetura Básica de Microcomputador (Havard) R ISC – Reduced Instruction Set Computer CPU Dados Bus de Códigos Bus de Dados Programa http://www.guiadohardware.net/artigos/151/ Bus de Endereços Bus de Endereços

4. 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

5. Evolução dos Microprocessadores Microprocessadores de 8 / 16 bits Microcomputadores de 8/16 bits S.O. 8/16 bits Aplicações de propósito geral Aplicações específicas Microprocessadores32 / 64 bits Expansão de barramentos Expansão de clock Uso intenso de armazenamento secundário Hierarquia de memória Casamento com o S.O. Pipeline Microcontroladores 4 / 8 / 16 bits Sistemas dedicados Apenas um processamento por vez Integração de I/O e memória S.O. Kernels Instruções voltadas para controle Computação Real time

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 CPU para computadores de propósito geral Não apresenta RAM, ROM, I/O embarcada naCPU Exemplo ： Intel x86, Motorola 680x0 Diversos chips na motherboard Microprocessador de propósito geral

7. Evolução dos Microprocessadores RAM ROM I/O Port Timer Serial COM Port Microcontrolador CPU Um computador em um único chip RAM, ROM, I/O ports...etc. embarcados Exemplo ： Motorola 6811, Intel 8051, Zilog Z8, PIC 16X, AVR 90s12XX Chip único Microcontrolador :

8. Microprocessador vs. Microcontrolador Microprocessador CPU => 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

9. Microprocessador vs. Microcontrolador 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; Exemplo ： Impressora, teclado, video game, celular, palm… Sistema Embarcado

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

11. 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; Conceitos Básicos : Bit Nibble Byte Word 0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

12. Conceitos Básicos : Hardware : Atualmente não é mais considerada a parte “imutável”do 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

13. 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: 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. Conceitos Básicos : Conceitos importantes: Estado Ciclo de máquina Ciclo de Busca Ciclo de execução; Ciclo de instrução T i Ciclo de busca – M1 Ciclo de execução Ciclo de instrução M 2 M 3

15. 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;

16. Arquitetura Interna de Microprocessador