PROCESADOR

UNIDAD

ARITMÉTICA LÓGICA

- Realiza las operaciones aritméticas y

lógicas con los datos.

- El resto de los elementos del comp. están

para suministrarle datos, a fin de que esta

los procese, y para recuperar los datos.

- Núcleo o esencia del computador.

- Los datos se presentan a la ALU en

registros, y en registros se almacenan los

resultados. (reg. internos al proc.).

- La aritmética normalmente se realiza con

dos tipos de números: enteros y coma

flotante.

UNIDAD

ARITMÉTICA LÓGICA

ALU

INSTRUCCIONES

El conjunto de instrucciones

máquinas constituye la especificación o

requisitos del procesador, en otras

palabras, el func. del proc. está

determinado por las instruc. que

ejecuta.

ALU

REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

- Código de Operación.

- Referencia a Operandos Fuentes u Origen.

- Referencia a Operandos de Destino o

Resultado.

- Referencia a la siguiente Instrucción.

ALU

CÓDIGO DE OPERACIÓN

- Especifican operaciones aritméticas

lógicas.

- Transferencia de datos entre dos

registros.

- Entre registros y memoria.

- Entre dos posiciones de memoria.

- Entrada / Salida

- Control.

ALU

TIPO DE INSTRUCCIONES

- De Procesamiento de Datos.

- De Almacenamiento de Datos.

- De Transferencia de Datos.

- De Control.

ALU

REPRESENTACIÓN DE INSTRUC.

- ADD Sumar.

- SUB Restar.

- MPY Multiplicar.

- DIV Dividir.

- LOAD Cargar datos de memoria.

- STOR Almacenar datos en memoria

(memorizar).

INSTRUCCIÓN COMENTARIO

SUB Y, A, B Y A - B

MPY T,D,E T D x E

ADD T, T, C T T + C

DIV Y, Y, T Y Y / T

INSTRUCCIÓN COMENTARIO

MOVE Y, A Y A

SUB Y, B Y Y – B

MOVE T, D T D

MPY T, E T T x E

ADD T, C T T + C

DIV Y, T Y Y / T

INSTRUCCIÓN COMENTARIO

LOAD D AC D

MPY E AC AC x E

ADD C AC AC + C

STOR Y Y AC

LOAD A AC A

SUB B AC AC – B

DIV Y AC AC / Y

STOR Y Y AC

ALU

DISEÑO DEL REPERTORIO DE INST.

- Repertorio de Operaciones: cuántas y qué

operc. considerar, y cuán complejas deben ser.

- Tipos de Datos: con qué efectuar

operaciones.

- Formatos de Instruc: longitud de instruc.

(bits), num. de direcc., tamaño de los campos,

etc.

ALU

DISEÑO DEL REPERTORIO DE INST.

- Registros: número de reg. del procesador

que pueden ser referenciados por las

instrucciones, y su uso.

- Direccionamiento: modos de direccionamiento

mediante los cuales puede especificarse la

dirección de un operando.

UNIDAD DE CONTROL

- Es quien hace posible que todo ocurra.

- Emite señales de control externas al

procesador para producir el intercambio

de datos con la memoria y los módulos

de E/S.

UNIDAD DE CONTROL

- Emite señales internas al procesador para

transferir datos entre registros, hacer que

la ALU ejecute una función concreta, y

regular otras operaciones internas.

- La entrada a la UC esta compuesta por el

reg de inst (IR), los indicadores de estado

y ciertas señales de control de fuentes

externas (señales de interrupción).

DISEÑO UC

Ejecución de un programa

Ciclo de Instrucción

Ciclo de Instrucción

Ciclo de Instrucción

Captación Indirecto Ejecución Interrupción

µOP µOP µOP µOP

DISEÑO UC

La ejecución de un programa consiste

en la realización secuencial de

instrucciones. Cada instrucción se ejecuta

durante un ciclo de instrucción compuesto

por subciclos más cortos (captación,

indirecto, ejecución, interrupción). La

ejecución de cada subciclo incluye una o

más operaciones más breves

(microoperaciones).

DISEÑO UC

* Registro de Dirección de Memoria (MAR):

especifica la dirección de memoria de una operación

de lectura o escritura.

* Registro Intermedio de Memoria (MBR):

contiene el valor a almacenar en memoria o el

ultimo valor leído de memoria.

* Contador de Programa (PC): contiene la

dirección de la siguiente instrucción a captar.

* Registro de Instrucción (IR): contiene la

ultima instrucción captada.

DISEÑO UC

CICLO DE CAPTACIÓN

REG. COD. BIN

MAR

MBR

PC 0000000001100100

IR

AC

REG. COD. BIN

MAR 0000000001100100

MBR 0001000000100000

PC 0000000001100100

IR

AC

REG. COD. BIN

MAR 0000000001100100

MBR

PC 0000000001100100

IR

AC

REG. COD. BIN

MAR 0000000001100100

MBR 0001000000100000

PC 0000000001100100

IR 0001000000100000

AC

DISEÑO UC

CICLO DE CAPTACIÓN

T1: MAR (PC).

T2: MBR

MEMORIA.

PC (PC) +

I.

DISEÑO UC

CICLO DE CAPTACIÓN

DISEÑO UC

CICLO INDIRECTO

DISEÑO UC

CICLO INDIRECTO

T1: MAR (IR (Dirección)).

T2: MBR MEMORIA.

T3: IR (Dirección) (MBR

(Dirección)).

DISEÑO UC

CICLO INDIRECTO

DISEÑO UC

CICLO DE INTERRUPCIÓN

T1: MBR (PC).

T2: MAR Dirección de

salvaguarda.

PC Dirección de

rutina.

DISEÑO UC

CICLO DE INTERRUPCIÓN

DISEÑO UC

CICLO DE EJECUCIÓN

(ADD R1, X)

T1: MAR (IR

(Dirección)).

T2: MBR MEMORIA.

T3: R1 (R1) + (MBR).

DISEÑO UC

CICLO DE EJECUCIÓN (ISZ X)

T1: MAR (IR (Dirección)).

T2: MBR MEMORIA.

T3: MBR (MBR) + 1.

T4: MEMORIA (MBR).

IF ((MBR) = 0) then (PC

PC + I).

DISEÑO UC

CICLO DE EJECUCIÓN (BSA X)

T1: MAR (IR (Dirección)).

MBR (PC).

T2: PC (IR (Dirección)).

MEMORIA (MBR).

T3: PC (PC) + I.

CARACTERIZACIÓN DE LA UC

- Definir los elementos básicos del

procesador.

- Describir las microoperaciones que

ejecuta el procesador.

- Determinar las funciones que debe

realizar la UC para hacer que se ejecute

las microoperaciones.

CLASIFICACIÓN MICROOPERACIONES

- Transferir datos de un registro a otro.

- Transferir datos de un registro a una

interfaz externa.

- Transferir datos de una interfaz

externa a un registro.

- Realizar una operación aritmética

lógica, usando registros para entrada y

salida.

TAREAS BÁSICAS UC

- SECUENCIAMIENTO: la UC hace que el

procesador avance a través de una serie de

microoperaciones en la secuencia oportuna,

basada en el programa que se esté

ejecutando.

- EJECUCIÓN: la UC hace que se ejecute

cada microoperación.

SEÑALES DE CONTROL

La clave de cómo funciona la UC es la

utilización de señales de control.

IMPLEMENTACIÓN CABLEADA

Con esta implementación la UC es

esencialmente un circuito combinacional.

Sus señales lógicas de entrada se

transforman en conjunto de señales de

salida, que son las señales de control.

IMPLEMENTACIÓN CABLEADA

IMPLEMENTACIÓN MICROPROGRAMADA

La Lógica de la UC se especifica

mediante un microprograma. El cual

consiste en una secuencia de

instrucciones en un lenguaje de

microprogramación (instrucciones

elementales que especifican

microoperaciones).

IMPLEMENTACIÓN MICROPROGRAMADA

IMPLEMENTACIÓN MICROPROGRAMADA

- Memoria de Control: almacena el conjunto de

microinstrucciones.

- Registro de Dirección de Control: contiene la

dirección de la siguiente microinstrucción a

leer.

- Registro Intermedio de Control: contiene la

microinstrucción leída de la MC.

TAREAS BÁSICAS UC MP

-Secuenciamiento de Microinstrucciones:

obtener la siguiente microinstrucción de

la MC.

- Ejecución de Microinstrucciones:

generar las señales de control

necesarias para ejecutar la

microinstrucción.

CABLEADA vs MICROPROGRAMADA

- La microprogramación simplifica el diseño de

la UC.

- MP resulta más económica y menos propensa

a errores.

- La UC cableada contendrá lógica compleja

para el secuenciamiento a través de las

microoperaciones del ciclo de instrucción.

- Los decodificadores y la unidad lógica de

secuenciamiento de una UC MP son elementos

lógicos muy sencillos.

CABLEADA vs MICROPROGRAMADA

- La UC MP será algo más lenta que la UC C de

tecnología comparable.

- MP es la técnica dominante para implementar

UC en las arquitecturas CISC puras, por su

facilidad de implementación.

- Los procesadores RISC, dado que tienen un

formato de instrucción más sencillo, emplean

normalmente UC cableada.

ING. JUAN JAVIER ASTUDILLO L.

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