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Categoria: Sistemas Operacionais

Atualização: Terça, 16 Junho 2009 21:29

Autor: vovó Vicki

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MÓDULO 2 do SO Numaboa

O processador 8086 de 16 bits foi lançado em junho de 1978 e operava a 5 MHz. Por mais incrível que pareça, apesar da existência deste processador, a IBM resolveu usar o 8088 por dois motivos: manter os custos do PC reduzidos e manter a compatibilidade com chips periféricos. É que o 8088 aceitava um barramento interno de 16 bits (como o 8086), mas seu barramento externo era de 8 bits. O processador 8088 foi implementado com 29.000 transistores e compactado num pacote de 40 pinos - coisa difícil de imaginar se o compararmos com processadores atuais de milhões de transistores e centenas de pinos.

Interessante é saber que, entendendo-se a arquitetura do 8088 (ou 8086), fica fácil entender a arquitetura dos processadores mais modernos. O modelo de programação básico continua sendo o mesmo e todos os recursos em nível de aplicativos, como registradores, tipos de dados e modo de endereçamento, têm sido simplesmente utilizados como extensões do conjunto de recursos do 8086 original.

Se nosso intuito é projetar um sistema operacional, então um mínimo de conhecimento sobre processadores se faz necessário. Vamos começar pelo mais fácil, os primeiros processadores de 16 bits.

Diagrama de Blocos

No diagrama de blocos abaixo estão os principais componentes do microprocessador 8088: registradores, unidade aritmético-lógica e os barramentos. Destaca-se também a interface com a memória, com sua unidade somadora, e o sistema de controle de execução.

Diagrama de blocos do microprocessador 8088

Se você conseguir entender a arquitetura básica de um processador 8088 (ou 8086), pode acreditar, entender a arquitetura de processadores muito mais poderosos deixa de ser uma coisa complicada. Por melhor e mais rápido que seja um processador, todos fazem basicamente a mesma coisa: realizam uma série de passos construídos a partir do seu próprio conjunto de instruções. Estas instruções básicas são chamadas de linguagem de máquina e seus mnemônicos formam a linguagem Assembly. Coisas simples são as únicas que o computador pode fazer de forma direta e aplicativos complexos nada mais são do que combinações elaboradas a partir destas capacidades básicas.

A comunicação com o mundo exterior

O processador do computador tem apenas três formas de comunicação com o mundo exterior de circuitos. Uma delas é a comunicação especial com os co-processadores - nas arquiteturas mais antigas (até o 486), eram chips adicionados à placa-mãe; nas atuais, o co-processador foi incorporado ao chip da CPU como circuito interno. As outras duas formas de comunicação são com a memória e através de portas.

Comunicação com a memória

O processador sozinho não faz grande coisa. Ele precisa de uma área de memória onde possa encontrar as instruções dos programas e os dados para poder trabalhar. Também precisa da memória para armazenar resultados intermediários e referências enquanto trabalha.

Se a memória é essencial para o uso interno do processador, precisa haver um meio para que a memória do processador possa se comunicar com o mundo exterior. É aí que entram as portas.

Uma porta funciona mais ou menos como uma linha telefônica. Qualquer parte do circuito do computador com o qual o processador precisa falar recebe um número de porta. É através deste número que o processador estabelece uma comunicação. Assim como outras, a comunicação com o teclado, o controle das unidades de disco e a transferência de dados também são feitos através de portas.

Os projetistas de qualquer microcomputador decidem quais os números de portas que serão utilizados e quais elementos de circuito do computador são conectados para responder a estes números de porta. O barramento do computador é usado em conjunto por cada parte do computador que recebe um número de porta. Quando o processador precisa falar com alguma delas, ele sinaliza o número da porta no barramento e a porta correspondente responde.

Considerações finais

Este tutorial foi curtinho. Serviu apenas para dar uma idéia da arquitetura de um processador muito antigo, mas é o caminho das pedras para entender arquiteturas mais sofisticadas. O conjunto de registradores do processador (a caixa com AH, AL, etc; a caixa com ES, CS, etc e as flags) será visto em maiores detalhes num tutorial próprio. O mesmo acontece com a memória.

Fonte de referência

Peter Norton - Desvendando o PC