MIC29004-2019-2

Microprocessadores: Diário de Aula 2019-2

• Professor: Roberto de Matos
• Encontros: 2ª e 3ª feira às 9:40h
• Atendimento Paralelo: 4ª às 10h e 14h (1h cada)
• Plano de Ensino
• Cronograma de Aulas
• Notas

Material

• Apostila Memória
• Slides Memória

Listas de Exercício

• Lista de Exercícios: Memória, Arquitetura, Organização e BIP
• Lista Introdução a programação do BIP
• Lista de Exercícios Microcontroladores e AVR

Aula 29/07/2019: Apresentação

• Apresentação do professor.
• Apresentação da disciplina: conteúdo, bibliografia e avaliação.

Aula 30/07/2019: Introdução sobre Memória

• Apostila Memória
• Slides Memória

• Lista de Exercícios: Memória, Arquitetura, Organização e BIP

Diagrama em blocos da memória e barramentos

No diagrama abaixo está representado um bloco de memória primária de 16x8 (dezesseis endereços por 8 bits).

• Note que uma posição de memória pode ser vista como uma caixa que possue um endereço e um conteúdo.
• O conteúdo associado a posição de memória é uma palavra binária e, neste caso, possui 8 bits.

Para que us dispositivo externo possa "acessar" a memória para leitura ou escrita, ele deve se utilizar de um conjunto de fios que chamamos de barramentos.

Barramento de Endereços

Este barramento permite determinar o endereço de uma posição a ser acessada na memória. Um barramento de 4 linhas de endereço é designado por A3,A2,A1 e A0.

Supondo uma memória com endereços designados da forma hexadecimal de 0h a Fh. Supondo que A3 seja associado ao bit mais significativo e A0 ao bit menos significativo. Então, para acessar a posição Bh de memória, deve-se injetar A3=1, A2=0, A1=1 e A0=1. Note que $B_{h}=1011_{b}$

O termo "injetar" significa aqui que um dispositivo externo deve forçar tensão nas linhas do barramento. Esta tensão depende da tecnologia utilizada. Poderia ser, por exemplo, 5V para o nível lógico 1 e 0V par ao nível lógico 0.,

Aula 04/08/2019: Laboratório de Memória - Introdução

• Notas de Aula:
  • Slides Memória
  • Exemplos de Associação de Memória

• Material de Apoio (Decodificadores):
  • Tutorial
  • 74LS139

• Experimento 1 - Memória 16x4:

1. Entrar no Windows.
2. Baixar o arquivo de projeto aqui. Coloque em um diretório conhecido.
3. Descompacte. Clique sobre o arquivo *.pdsprj. O PROTEUS será executado e o projeto aberto.
4. Observe que o projeto está parcialmente pronto. Você pode entrar em modo simulação.
5. O sistema está preparado para que se possa inserir ou ler manualmente posições de memória.
6. Leia todas as 16 posições de memória e anote os valores.
7. Grave o número da sua matrícula na memória. Preencha o restante com zero.
8. Note o Chip Select está habilitado sempre. Coloque uma chave adicional para colocar o Chip Select.

• Atividade 1 - Associação de Memórias:
  • Usando como referência o experimento 1 e os exemplos de associação de memória vistos em sala de aula, implemente o seguinte:

1. Uma memória 16x8
2. Uma memória 64x4
3. Uma memória 64x8

• Entrega:
  • Fazer em Duplas
  • Última Aula de dúvidas: 06/08 (segunda)
  • Apresentação: 07/08 (terça)

Aula 12/08/2019: Laboratório de Memória - Associação

• Finalizar o Exercício

Aula 13/08/2019: Introdução à Arquitetura e Organização de Computadores

• Objetivos:
  • Introdução a Microprocessadores

• Notas de Aula:
  • Introdução à Arquitetura e Organização de Computadores
  • Projetando um Computador - BIP

• Experimento:
  • Lista Introdução a programação do BIP

Aula 19/08/2019: Arquitetura BIP

• Objetivos:
  • Entender a Arquitetura BIP
  • Programar em Assembly o BIP

• Notas de Aula:
  • Projetando um Computador - BIP

• Experimento:
  • Lista Introdução a programação do BIP

Aula 20/08/2019: Organização do BIP

• Objetivos:
  • Entender a Organização do BIP
  • Criar tabela de decodificação do BIP

• Notas de Aula:
  • Projetando um Computador - BIP

• Software Utilizado:
  • BIP IDE

Aula 26/08/2019: Decodificador BIP

• Objetivos:
  • Entender a execução do BIP passo-a-passo no Proteus
  • Implementar o circuito decodificador do BIP no Proteus
  • Entender as mudanças da arquitetura e da organização do BIP II

• Experimento:
  • Experimento BIP I

Aula 27/08/2019: Decodificador BIP (cont.) e BIP II

• Objetivos:
  • Finalizar o Decode do BIP
  • Introdução da arquitetura do BIP II

• Exercícios:
  • Implementar e simular exemplos com as instruções de desvio do BIP II

Aula 02/09/2019: Organização do BIP II

• Objetivos:
  • Entender as mudanças da arquitetura e da organização do BIP II
  • Artigo BIP II

• Experimento:
  • Instruções de Desvio BIP II

• Exercício:
  • Implementar as mudanças da organização do BIP para criar o BIP II
  • Implementar o decodificador do BIP II (32x8)
  • Implementar programas de testes no assembly do BIP II
  • Trabalho em Dupla
  • Entrega 08/09 e Apresentação 10/09

Aula 03/09/2019: Dúvidas Lista de Exercício e Apoio Trabalho BIP II

• Objetivos:
  • Aula de dúvidas

• Objetivos:
  • Dúvidas da Lista de Exercícios: Memória, Arquitetura, Organização e BIP para prova I.

Aula 09/09/2019: Prova I

• Objetivos:
  • Avaliação dos conceitos de Memória, Arquitetura e Organização, BIP I e II

Aula 10/09/2019: Apresentação Trabalho BIP II

• Objetivos:
  • Apresentação do Trabalho BIP II

Aula 16/09/2019: Correção da Prova

• Objetivos:
  • Correção da avaliação para completar o processo de ensino-aprendizagem.

• Notas:
• Foi decidido junto à turma que o péssimo resultado da avaliação será recuperado no fim do semestre.
• O professor se colocou à disposição para recuperar o conteúdo durante o semestre, tirando dúvidas em sala de aula ou no horário de atendimento.
• Os alunos se comprometeram em recuperar o conteúdo, pois é essencial para a continuidade da disciplina.

Aula 17/09/2019: Introdução aos Microcontroladores

• Objetivos:
  • Entender os conceitos e diferenças entre um Processador e um Microcontrolador.
  • Introdução à aplicações microcontroladas

• Notas de Aulas:
  • Introdução aos Microcontroladores, CISC vs. RISC

• Notas Extras:
  • Referência Rápida Família AVR
  • Overview Microcontroladores Microchip

Homework

• Datasheet Atmega328p

• Ler:
  • 2. Visão Geral
  • 7. Núcleo AVR
  • Responder:
    • Qual arquitetura de memória usada?
    • Detalhes da ALU (Quais os tipos de operação?)
    • Registradores (Status, Uso geral e de Pilha)
    • Modos de endereçamento
    • Conjunto de instruções (classes e exemplos)

• Ler:
  • 8. Memórias do AVR
    • Flash
    • SRAM
    • EEPROM
  • Responder
    • Qual o tamanho e o formato da palavra de de dados?
    • Qual o tamanho e o formato da palavra de instrução?

Aula 23/09/2019: Arquitetura do AVR

• Objetivos:
  • Finalizar CISC vs. RISC
  • Visão Geral dos Microcontroladores ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P
  • Núcleo do AVR (ALU e Banco de Registradores)
  • Hierarquia de Memórias do AVR

• Notas de Aulas:
  • Introdução AVR

• Notas Extras:
  • Die do ATmega48 e do ATmega328

Aula 23/09/2019: Arquitetura do AVR (cont.)

• Objetivos:
  • Finalizar os objetivos da última aula

• Notas de Aulas:
  • Introdução AVR

• Experimento:
  • Simulação do primeiro código em Assembly usando o MPLAB X IDE
  • Criar projeto

start:

   inc r16
   inc r17
   sts $0100,r16
   sts $0101,r16
   rjmp start

</syntaxhighlight>

Homework

• Instalar o MPLAB X e o XC8: Setup Ferramentas AVR para Assembly
• Rodar o exemplo da aula para verificar

Aula 30/09/2019: Modos de Endereçamento

• Objetivos:
  • Introduzir arquitetura Load-Store
  • Entender:
    • Modos de endereçamento do AVR e
    • Instruções relacionadas a cada modo do ATmega328p
  • Implementar programas para compreensão dos novos conceitos

• Notas de Aulas:
  • Modos de Endereçamento

Homework

• OBS.: Instalar e configurar as ferramentas em casa para quem não fez (ver homework da aula passada).

Exercício 1

• Testar TODOS os trechos de códigos apresentados. Modifique os valores das localizações de memória afetadas para verificar se o funcionamento está coerente.

• Exemplo:

start:

   ldi R16,0x14
   rjmp start

</syntaxhighlight>

• Pergunte-se:
  • A instrução em linguagem de máquina está coerente?
  • Se mudar o valor do imediato 0x14 para 0x25, como afeta a instrução montada? E se mudar o registrador de R16 para R17?
  • Eu posso carregar um imediato para o registrador R0? Por quê?
• Faça isso para todos os trechos de código apresentados.

Exercício 2

• Faça um programa que some dois números de 8 bits: C = A + B
• Considere as varáveis armazenadas sequencialmente a partir do primeiro endereço da memória SRAM.

Aula 01/10/2019: Modos de Endereçamento (cont.)

• Objetivos:
  • Corrigir exercícios da Aula prática
  • Mais exercícios

• Exercícios:
  • Some as constantes 25, 14 e 0x32 e armazene o resultado em R0.
  • Some as constantes 32 e 0x23 e armazene o resultado em uma variável na SRAM (endereço 0x010A).
  • Re-implemente o código abaixo usando endereçamento indireto para acessar o R0 como posição de memória na SRAM:

ldi r16, $BB mov r0, r16 </syntaxhighlight>

Homework

• Estudar instruções de desvio e aritméticas
• Escrever códigos que:

1. Execute 1.000 vezes uma ação em loop.
2. Execute 100.000 vezes uma ação em loop.
3. Carregue na SRAM 10 valores sequenciais a partir do endereço 0x0102 usando endereçamento de dados indireto com pós-incremento.
4. Tenha o mesmo resultado do programa anterior, mas que utilize endereçamento de dados indireto com pré-decremento.

Aula 01/10/2019: Instruções Aritmética e desvio

• Objetivos:
  • Corrigir exercícios da Aula prática
  • Mais exercícios

• Exercícios:
  • Faça programas que utilizem a rotação para esquerda e direita. Quais os tipos de rotação possível? Quais os bits de status podem ser modificados?
  • Faça a soma de dois valores de 16 bits usando os registradores.
  • Implemente estrutura de alto nível: IF-THEN-ELSE, WHILE e SWITCH-CASE