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Unidade de Controle (UC)

A Unidade de Controle (UC) é o componente do processador responsável por interpretar as instruções de um programa e convertê-las em sinais de controle para outros componentes do processador. Sua principal função é coordenar o funcionamento de elementos como a Unidade Lógica e Aritmética (ULA), memórias e dispositivos de entrada/saída, garantindo que cada operação seja executada na ordem correta.

Tipos de Unidade de Controle​

Existem dois tipos principais de Unidade de Controle:

  1. UC por Hardware

    • Implementada com circuitos fixos, projetados para trabalhar com um conjunto específico de instruções.
    • Vantagens: Alta velocidade de execução.
    • Desvantagens: Difícil de modificar ou atualizar.

  2. UC Microprogramada

    • Utiliza uma memória para armazenar "micro-instruções", que são pequenos comandos internos.
    • Vantagens: Flexível e fácil de adaptar.
    • Desvantagens: Menor velocidade comparada à UC por hardware.

Estrutura da Unidade de Controle​

A UC é composta por várias partes importantes que trabalham em conjunto:

  • Registradores: Armazenam informações temporárias, como o endereço da próxima instrução ou dados a serem processados.
  • Decodificador de Instruções: Analisa a instrução e decide o que deve ser feito.
  • Circuitos Sequenciais: Garantem que as etapas (buscar, decodificar e executar) aconteçam na ordem correta.
  • Geradores de Sinais de Controle: Enviam comandos para os outros componentes, indicando o que fazer.

Funcionamento da Unidade de Controle​

O funcionamento da UC segue um ciclo básico de três etapas:

  1. Buscar (Fetch): A UC busca a próxima instrução na memória e a coloca em um registrador.
  2. Decodificar (Decode): A instrução é analisada para determinar a operação a ser executada.
  3. Executar (Execute): A UC envia sinais para os componentes envolvidos, como a ULA, para realizar a tarefa.

Exercícios​

1. Somando Números​

A UC precisa somar dois números guardados em registradores. O que ela faz para:

  • Escolher os registradores certos?
  • Enviar os dados para a ULA?
  • Guardar o resultado em outro registrador?

2. Pulando para Outro Lugar​

Quando a instrução é "SE X > 0, ENTÃO VÁ PARA O ENDEREÇO Y", o que a UC faz?

3. Fazendo o Ciclo Funcionar​

Desenhe um diagrama simples que mostre como a UC alterna entre buscar, decodificar e executar instruções. Imagine que cada etapa acontece em um ciclo de clock.

4. Comparando Tipos de UC​

Qual a diferença entre uma UC por hardware e uma UC microprogramada em relação a:

  • Velocidade
  • Facilidade de mudança
  • Custo

5. Contador de Programa (PC)​

O PC está no valor 1000 e a próxima instrução está no endereço 1004. O que acontece com o valor do PC depois de buscar a instrução?

Respostas Sugeridas​

  1. Somando Números
    A UC ativa os registradores corretos, envia os dados para a ULA, realiza a soma e guarda o resultado em outro registrador.

  2. Pulando para Outro Lugar
    A UC verifica a condição e, se verdadeira, altera o valor do PC para o endereço indicado.

  3. Fazendo o Ciclo Funcionar
    O diagrama deve incluir flip-flops para guardar o estado atual e uma lógica que decide a próxima etapa (buscar, decodificar ou executar).

  4. Comparando Tipos de UC

    • UC por hardware: mais rápida, menos flexível.
    • UC microprogramada: mais flexível, mas pode ser mais lenta e mais cara de implementar.

  5. Contador de Programa (PC)
    O PC passa a valer 1004 após buscar a instrução.