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Presentación sobre arquitectura básica de una computadora (totalmente introductoria al tema)

Presentación sobre arquitectura básica de una computadora (totalmente introductoria al tema)
Parte de la materia Introducción a la Programción I

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Arquitectura Arquitectura Document Transcript

  • INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN I CAPÍTULO 2 ARQUITECTURA DE COMPUTADORASProfesor: Jorge Oribe
  • Arquitectura de Computadoras página 2Índice de contenidoI ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS.........................................................................................3 ARQUITECTURA...................................................................................................................................3 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS..........................................................................................3 INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................3 SI O NO.................................................................................................................................................3 ¿ CÓMO FUNCIONA TODO EL CONJUNTO ?...................................................................................7 Unidad de Control (UC).......................................................................................................................8 Unidad Aritmética y Lógica (UAL).....................................................................................................9 Memoria Central (MC).......................................................................................................................10 ESTRUCTURAS BÁSICAS DE LAS INSTRUCCIONES DE MÁQUINA........................................12 Instrucciones de tres operandos...........................................................................................................13 Instrucciones de dos operandos...........................................................................................................13 3. Instrucciones de un Operando.............................................................................................................14 3. Instrucciones de un Operando.........................................................................................................14 Instrucciones de un Operando.............................................................................................................14 Instrucciones sin operandos.................................................................................................................15 Instrucciones sin operandos....................................................................................................................15 FUNCIONAMIENTO DE LA CPU.......................................................................................................15 Búsqueda y preparación de una instrucción........................................................................................16 Ejecución de instrucción.....................................................................................................................17
  • Arquitectura de Computadoras página 3I ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS.§INTRODUCCIÓN§ Hemos visto en el desarrollo histórico que son tres las personalidades quehan establecido los principios en los que se basa el actual diseño de las computadoras.Estos hombres fueron Babbage, Boole y Von Neumann. Así tenemos que la arquitectura básica pensada por Babbage compuesta de:entrada de datos, programas, unidad central de procesos, memoria y periféricos desalida; se le suma la tecnología electrónica basada en la lógica booleana, con la cualarma sus circuitos; y se combinan con las ideas de Von Neumann sobre la posibilidad demantener en memoria tanto pasos de programa como datos, lo cual le da una enormeflexibilidad a todo equipo de computación. Desarrollemos esto por partes: Veremos primero como se combinan la lógicabooleana con los circuitos eléctricos, o mejor dicho como podemos hacer con circuitosacciones que respondan a las tablas de verdad de Boole. Luego veremos como seagrupan estos circuitos formando las distintas partes operativas del computador. Porúltimo veremos como interactúan estas partes para realizar las distintas tareas. También veremos en este capítulo como son las instrucciones de máquina y comolas interpreta el procesador. Además veremos otros elementos de la arquitectura de losequipos como los "buses", procesador de "IRQ", "puertos" series y paralelos.SI O NO§ George Boole, no quiso complicarse la vida y por lo tanto elaboró una álgebra yuna lógica, aparejada con ella, soportada por un sistema numérico de base 2. Partía de lapremisa que todo lo que se desarrollaba podía descomponerse en una serie de pasoslógicos en los cuales la respuesta fuera solo "sí"o "no" (prendido o apagado, "on"-"off"). En definitiva admite solo dos tipos de respuestas y estas son mutuamenteexcluyentes. Así generó una serie de tablas llamadas de verdad, que contienen, para distintascondiciones lógicas, el resultado de las mismas.Veamos por ejemplo: la condición lógica "no igual". Como el sistema tiene solo doselementos: 0 y 1 dado uno de ellos "no igual" tiene una única respuesta: el otroelemento. Así para esta condición lógica podemos establecer una tabla con todas lasrespuestas posibles según sea el valor de la variable de entrada.
  • Arquitectura de Computadoras página 4 CONDICIÓN "NO IGUAL" O "NOT" VARIABLE DE ENTRADA VALOR DE SALIDA 1 0 0 1 De igual modo fue estableciendo las tablas para distintas operaciones lógicas, adiferencia de la anterior en las demás operaciones lógicas intervienen dos valores que seson datos de la operación lógica, y que da como resultado un tercer valor. Estas son: A Y B, también llamado AND. Esta condición dará verdadero solo en el caso que tanto A como B sean verdadero (o según las convenciones tenga valor 1). A O B, también llamado OR. En esta dará verdadero cuando A o B o ambos sean verdaderos. A XOR B, también llamado O exclusivo. En este caso dará verdadero solamenteIlustración 1: Operaciones Básicas del Algebra Booleana cuando A o B seanverdadero.A NOR B, que es la negación del OR. Es decir su inversa. Se ve que dará verdaderosólo si A y B son falsos.A NAND B, que corresponde a la negación del AND. Es decir que la solución seráverdadera si tanto A o B o ambos son falsos.En la Ilustración 1 Puertas Lógicas se observan las distintas tablas de verdadcorrespondientes a lo dicho y la simbología que se usa en electrónica para representarlos circuitos eléctricos que responden a dichas tablas de verdad.
  • Arquitectura de Computadoras página 5 Con estas condiciones se elaboraron circuitos eléctricos que respondieran a ellas.Es decir, en la condición NOT (por ejemplo), el circuito tendría que encender unalámpara si lo desenchufara. El esquema lógico es el siguiente: CONDICIÓN "NO IGUAL" O "NOT" VARIABLE DE ENTRADA VALOR DE SALIDA (está enchufado?) (está encendido ?) Si No No Si Si nos fijamos en nuestras casas, concretamente en lospalieres de los departamentos, veremos que hay circuitos queresponden a está lógica y que son muy útiles. Me refiero a lasllaves que activan la luz de esos pasillos, cuando las luces delpasillo se apagan el botón que las acciona se prende, ycuando las prendemos, el botón se apaga. 1. Dibujo: llaves combinaciónEn el dibujo 1 vemos un circuito de combinación Los circuitos así diseñados se llaman puertas lógicas, y tienen su simbología como puede verse en la Ilustración 1. Luego con combinaciones de estas puertas se puede lograr hacer cosas más complejas, tal como lo sugería Boole. Así se pueden hacer circuitos que sumen, comparen, almacenen datos (siempre binarios) en memorias, etc. Veamos por ejemplo como podríamos hacer un circuito que sumara. Primero hagamos la tabla de resultados de una suma de dos números binarios A y B1 según la Ilustración 2. Aquí vemos en la tabla las distintas combinaciones de valores posibles que pueden tomar A y B. En la columna S se anotan los valores correspondientes a la suma de los A y B de esa fila. En Ilustración 2: Circuito y Tabla de Verdad de suma la columna AC se refleja el resto, o lo que "se lleva". AC significa1 Estos solo pueden tener dos valores 0 o 1
  • Arquitectura de Computadoras página 6acumulador. Se observa que este circuito está compuesto de dos puertas conectadas enparalelo, en una me dará el contenido de S y la otra el contenido del acumulador. Si observamos las columnas A,B y S veremos que la tabla corresponde a lacondición lógica de XOR, o sea un o exclusivo. Mientras que si analizamos lascolumnas A, B y AC veremos que corresponden a la condición lógica de Y (AND). Vemos que el circuito está construido con una puerta XOR y una ANDconectadas en paralelo. Si estudiamos más a fondo el problema veremos que necesitaríamos algo máspues esto sirve para sumar exclusivamente dos bits, o sea dos cifras binarias. Por tantosi quisiera hacer un circuito que me permitiera sumar dos números de varias cifrasbinarias, tendría que repetir este circuito por cada una de las cifras que componen minúmero. Supongamos que queremos sumar números de 8 dígitos (por ejemplo: 10100110 +01100111). Parecería que con poner 8 circuitos, como los de arriba en paralelo, o sea que la primera cifra del primer número y la primera del segundo alimenten al primer circuito, y así sucesivamente. Prestando atención veremos que un circuito así pensado fallaría. Fijémonos que pasa cuando sumamos las segundas cifras de los sumandos: 1 + 1 da S = 0 y C=1 El contenido del AC tendría que sumarse (como unIlustración 3: Circuito Sumador y Tabla de Verdad tercer sumando) a las dos siguientescifras de los números en cuestión.
  • Arquitectura de Computadoras página 7 Por esta razón el circuito descrito más arriba se llama semisumador pues no tieneen cuenta el arrastre del acumulador del sumador de las cifras anteriores. Así el circuito de la Ilustración 2 es válido para sumar las primeras cifras de unnúmero pero los 7 circuitos siguientes tendrían que ser como se ven en la Ilustración 3 Obsérvese que el sumador no es solo la combinación de dos semisumadores sin queademás tiene una compuerta OR pues maneja los resultados correspondientes a losacumuladores de los dos semisumadores. Hay que tener en cuenta que a esta puerta, detodas las combinaciones posibles, solo le llegan tres: AC1 = AC2 = 0 AC1 = 1 AC2 = 0 AC1 = 0 AC2 = 1véase que la cuarta opción posible no se da nunca y por lo tanto no importa que larespuesta del circuito no sea la correcta para este caso. Un procesador de 32 bits tiene los circuitos sumadores armados con 1semisumador y 31 sumadores, además de tener un registro de memoria para tener encuenta si el número resultante es de más de 32 cifras. Esta situación se llama desborde uoverflow.¿ CÓMO FUNCIONA TODO EL CONJUNTO ?§ Lo que vimos en el apartado anterior corresponde a las piezas elementales delrompecabezas de la computadora. Ahora consideraremos la arquitectura de lasmáquinas desde una perspectiva más funcional, entendiendo que cada uno de estosconjuntos están realizados con muchísimos circuitos elementales como el que hemosdescrito anteriormente, aunque diferentes pues realizan distintas micro tareas. Según el esquema de arquitectura propuesto por Babbage y los principios defuncionamiento de Von Neumann diremos que un equipo consta para su funcionamientode tres partes principales: Unidad de Control (UC) Unidad Aritmética y Lógica (UAL) Unidad de Memoria Central u Operativa (RAM2)2 Se puede entender genéricamente esta memoria como la RAM, pero involucra otra serie de memorias operativas comola "memoria Caché", la rom de la bios, y las rom de distintas controladoras de periféricos.
  • Arquitectura de Computadoras página 8 Normalmente las dos primeras se las agrupa bajo la denominación de Procesador.De hecho cuando Intel logró poner todos los circuitos que componen la UC y la UAL enun solo chip surge el primer microprocesador, dando así paso a la cuarta generación decomputadoras. Veremos una breve descripción de cada una de estas unidades y de las tareas quedesarrollan sus partes. Unidad de Control (UC)§ La unidad de control es el centro nervioso de la computadora; desde ella secontrolan y gobiernan todas las operaciones. Para realizar su función, consta de lossiguientes elementos: 1. Registro de Control de Secuencia (RCS). También denominado contador de programa (CP), contiene permanentemente la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Por Ilustración 4: Partes de la Unidad de Control ejemplo cuando enciendo el equipo este registro (que es una memoria) tiene almacenada la dirección F000, que es la dirección de la primera instrucción de la bios, ubicada en un chip de memoria de tecnología ROM o EPROM3. Si la instrucción que se está ejecutando en un instante determinado es de salto o ruptura de secuencia ( como podría ser una instrucción de GO TO (IR A es una instrucción que saltea el orden lógico y hace que la próxima instrucción no sea la que sigue sino a la cual el go to lo designe) el RCS tomará la dirección de la instrucción que se tenga que ejecutar a continuación; esta dirección se extraerá de la propia instrucción en go to.2. Registro de Instrucción (RI). Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. Esta instrucción llevará consigo el código de operación (CO), que es la3 Los chip ROM, son circuitos integrados de memoria de solo lectura, que en el caso de la Bios (Basic Imput OuputSistem), tiene almacenado un programa en donde están los pasos para testear el equipo, rutinas para manejar el hardwarey los pasaos a seguir para cargar el Sistema Operativo. También estos chip -y en la actualidad todos vienen así- puedenser de tecnología EPROM que permiten escribir estos programas desde "afuera de la máquina" a por medio de un procesode grabado por luz infrarroja. Una vez grabado así el contenido del chip su comportamiento es igual a una ROM.
  • Arquitectura de Computadoras página 9 acción que el computador tiene que realizar, y los operandos, en el caso que los necesite. Estos pueden ser direcciones de memoria en donde están los datos con los que debe trabajar o los datos en si mismo. Más adelante veremos las distintas formas que pueden tener estas instrucciones de máquina.3. Decodificador (D). Esta parte se encarga de extraer de la instrucción (que está en el RI) el código de operación, lo analiza y da las señales necesarias a los demás elementos para lograr su ejecución.4. Reloj (R). Proporciona el "ritmo" de la ejecución de los distintos pasos a realizar por todos los elementos. Emite señales a intervalos regulares de tiempo posibilitando así que todo funciones sincrónicamente. Cuando veíamos el ejemplo de una máquina del tipo de la de Hollerit y hacíamos la alimentación de tarjetas automáticamente, veíamos la necesidad de que todas las operaciones se realizaran en un determinado instante para evitar errores de lectura. En este caso el momento indicado era cuando la tarjeta estaba en su posición correcta. Cuando en una PC se habla de que funciona a 60 ,75, 100, 500 Mhz o 1 Ghz, por ejemplo, se está haciendo alusión al ritmo en que el equipo opera y está dado por este R.5. Secuenciador (S). En este dispositivo se generan órdenes muy elementales (micro órdenes) que, sincronizadas por los impulsos del reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está cargada en el RI. Unidad Aritmética y Lógica (UAL)§Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético yde tipo lógico (generalmente comparaciones). Recordemos lo visto en el capítulo deintroducción referido al tipo de operaciones que podía manejar el computador, y estaseran las de los tipos referidos. En muchos equipos las operaciones aritméticas songeneralmente sumas y restas ( con circuitos como los que vimos en el apartado anterior)pero en los procesadores más avanzados estas operaciones pueden ser tambiénmultiplicación, división, potenciación, trigonométricas etc.44 Por ejemplo los procesadores 80486, Pentium, 80686 de Intel o los Power Pc de Motorolla-IBM-MAC, está incluidos entrelos mencionados. En los procesadores anteriores al 80386, inclusive este, se encuentran dentro de la categoría máselemental. A estos se les podía adicionar, en la placa madre, otro chip, llamado coprocesador matemático, 1 que conteníalos circuitos para realizar el resto de las operaciones aritméticas y al que la UAL derivaba los cálculos más complejos.
  • Arquitectura de Computadoras página 10 Ilustración 5: Componentes Unidad Aritmética y Lógica Los componentes de esta unidad son los siguientes:I. Banco de Registros (BR). Está constituido por 8, 16, 32 o más registros de tipo general que sirven para situar datos antes de cada operación, para almacenar datos intermedios, o sea que van a ser usados inmediatamente en otros pasos de la ejecución de la operación de la instrucción que se está ejecutando y para datos internos de uso por el propio procesador. Estos registros son memorias muy rápidas de uso inmediato por parte de la UAL. Dentro de estos registros hay uno especial que es el acumulador. En este se guarda datos que va ha ser inmediatamente usados para cálculos que son iterativos.II. Registros de Operandos (ROP). Estos son los registros que contienen los datos a ser procesados inmediatamente por los circuitos operadores. (RO1 y RO2)III. Circuitos Operadores (CIROP). Es el conjunto de circuitos que realizan propiamente las operaciones aritméticas y lógicas.IV. Registro de Resultado (RR). Es un registro en donde se guarda el resultado de la operación inmediatamente hecha.V. Señalizadores de Estado (SE). Es un registro que contiene una serie de elementos biestables (bits), con los que se señalan distintas condiciones que ha dado la última operación realizada. Por ejemplo se marca si hubo overflow, o si el resultado fue positivo o negativo, o si ha dado 0, etc. Todas estas señales pueden ser usadas como datos por los programas para tomar determinadas decisiones.VI. Caché Interno (CI). En algunos procesadores modernos además del BR pueden
  • Arquitectura de Computadoras página 11 tener otro banco de memoria en donde se almacenan datos o instrucciones de uso frecuente o mediato. Este banco de memoria se llama Caché y es interno cuando está dentro del mismo chip del procesador. Es parte de la memoria central, pero con la característica de que es muy rápida y está muy cerca, físicamente hablando de los circuitos del procesador. También y/o además puede tener un caché externo, o sea ubicado en un chip distinto del procesador pero hecho con una tecnología, igual que los internos, que le permiten trabajar a muy alta velocidad.Estas memoria actúan entre el procesador y la RAM convencional.Memoria Central (MC)§Esta es la memoria operacional del equipo, donde tienen que estar almacenados lasinstrucciones de los programas que se están ejecutando y los datos que tienen que serprocesados por dichos programas. Ilustración 6: Componentes de la Memoria Central La memoria central podemos imaginarla como una serie de casilleros o carpetas
  • Arquitectura de Computadoras página 12en donde se almacena un byte (o sea 8 bits) o la cantidad de bits de la palabra quemaneja el procesador. Cada uno de estos casilleros tiene una dirección individual,numerados del 0 al número de bytes que tenga instalado. Estas direcciones de todas lasposiciones de memoria forman una sucesión continua, aunque físicamente puedan estarubicadas en distintas partes del equipo. Pues algunas direccionarán datos de la bios, ode los chip de bios de las tarjetas controladoras de periféricos, también estándireccionadas los lugares de memoria de los caché y de la RAM propiamente dicha. Sibien cada byte tiene su dirección el procesador puede agruparlos en conjuntos de 1, 2, 4,8 o más según sea la capacidad de manejo del mismo. Un 386 o 486 puede manipularconjuntos de 4 bytes o sea 32 bits, una Pentium o una Power Pc puede trabajar conconjuntos de 8 bytes (64 bits). Esto no quiere decir que no se puedan almacenar datos que ocupen más que estascantidades de bits, sino lo que quiere decir es que el procesador de un solo golpe de vistapuede ver esas cantidades. La mayoría de estas memorias (las de tipo RAM) son "volátiles", lo que quieredecir que pueden retener información solo mientras la computadora está encendida. Hayalgunos tipos de Ram (como las construidas con tecnología CMOS) que permitenmantener su contenido aunque el equipo se apague, normalmente se mantienen conayuda de una pila. De este tipo de memoria es la que almacena los datos deconfiguración del equipo, llamado el "setup" de la máquina.Pero la inmensa mayoría de la que se usa actualmente es de tipo volátil. Así cuando el equipo necesita ejecutar algo previamente lo tiene que teneralmacenado en la MC. Como ya hemos visto lo primero que carga en ella es el SistemaOperativo. Este se mantiene cargado hasta que la máquina se apague. La capacidad de memoria de una máquina se mide en cantidad de bytes siendo susunidades de medida: Byte (8 bits) Kbyte o Kb (coresponde a 210 bytes = 1.024 bytes) Mega Byte o Mb (correspondiente a 1.024 Kb) Giga Byte o GB ( correspondiente a 1.024 Mb) Tera Byte o TB (correspondiente a 1024 Gb) Esquemáticamente podríamos describir las partes de la MC del siguiente modo:1. Registro de Dirección de Memoria (RDM). Es un registro propio de la MC que contiene la dirección de memoria que es requerida por el procesador, ya sea para leer su contenido o para almacenar algún dato o instrucción.2. Registro de Intercambio de Memoria (RIM). Este registro almacena la información que fue leída o que va ha ser escrita en la dirección de memoria que está
  • Arquitectura de Computadoras página 13 en el RDM. O sea que, si la operación es de lectura, el contenido de la celda de memoria cuya dirección está en el RDM será transferido al RIM y de ahí se transferirá al procesador. Si la operación es de escritura el contenido a escribir llegará a este registro y de ahí se transferirá a la celda cuya dirección este en el RDM.3. Selector de Memoria (SM). Es el dispositivo que, tras una orden de lectura o escritura, conecta la casillero de memoria cuya dirección está en el RDM con el RIM permitiendo que la información pueda fluir en ambas direcciones, según sea la operación que deba realizarse.ESTRUCTURAS BÁSICAS DE LAS INSTRUCCIONES DE MÁQUINA§En este apartado veremos esquemáticamente y brevemente tipos de instrucciones demáquina y sus partes. Entendemos por instrucciones de máquina aquellas que pueden ser ejecutadasdirectamente por el hardware. Estas instrucciones pueden desempeñar distintasfunciones: Instrucciones de transferencia de datos Instrucciones de ruptura de secuencia Instrucciones aritméticas y lógicas Instrucciones declarativas Etc. En este apartado se clasifican las instrucciones por su contenido, teniendo encuenta que todas ellas tienen en primer lugar lo que se llama código de operación (CO),que indica qué operación se debe realizar por el procesador, y aquellas en las que sumisión sea hacer alguna operación con determinados datos; llevarán además, implícita oexplícitamente, dichos datos, que denominaremos operandos.Instrucciones de tres operandos§ También se denominan instrucciones de tres direcciones. En primer lugar constan de un código de operación al que siguen tres operandos,de los cuales, los dos primeros son los operandos y el tercero es la dirección donde sedepositará el resultado. Este formato de instrucción es el más cómodo de trabajar, peroes el que precisa mayor número de bits. Un ejemplo de este tipo de instrucción es la generada por una escrita en unlenguaje de alto nivel como: A=B+C
  • Arquitectura de Computadoras página 14 El esquema de una instrucción así sería:INSTRUCCION DETRES OPERANDOScodigo de operación Operando 1 Operando 2 Operando 3 + (sumar) B C A El código de operación es un número binario que el equipo interpreta como quedebe hacer la operación suma. Los operando serán, en este caso, las direcciones dememoria (siempre en números binarios) donde están ubicados los datos (números asumar en este caso). El operando 3 da la dirección de memoria en donde debe dejarse elresultado.Instrucciones de dos operandos§ Constan de código de operación, seguido de dos operandos, de los cuales uno deellos actúa además como receptor del resultado. También se denominan operaciones dedos direcciones. En este caso podría ser una instrucción de alto nivel de la siguiente forma: A=A+Bque quiere decir que a lo que está ubicado en la dirección A de memoria le sume lo queestá en B y guarde el resultado en la dirección de A.INSTRUCCIONES DE DOSOPERANDOSCódigo de Operación Operando 1 Operando 2 + (Sumar) A B En todos los casos los operandos pueden tener las direcciones de memoria opueden tener datos concretos, por ejemplo números, salvo en aquellos que por sunaturaleza tengan que contener direcciones, como en el caso de A o de C en las de tresdirecciones. Pero en este caso tanto B como A o B anteriores podrían contener datosespecíficos Por ejemplo A = A + 12. En este caso el compilador detectaría el 12 como unnúmero (literal técnicamente hablando) y no como una dirección. Armandoconsecuentemente la instrucción de máquina.
  • Arquitectura de Computadoras página 15 Otro ejemplo lo tenemos en el tercer código de instrucción escrito en el cuadro 1del capítulo dos:1101 0001 1001 1100: Mover el valor que está en la dirección de memoria 12 al acumulador A. Donde:1101 0001 es la dirección del acumulador A1001 es el código de la operación mover.1100 es la dirección 12 (es el valor de 12 en binario) En este caso el operador está en la posición central. Esto depende de laarquitectura de hardware específico.Instrucciones de un Operando§ También denominadas instrucciones de una dirección. Son las que se realizangeneralmente en máquinas que usan la filosofía de acumulador. El acumulador es unregistro especial, en el que se encuentra uno de los operandos para este tipo deinstrucciones y donde, además, se guarda el resultado. Además hay instrucciones que no necesitan más que un operando, por ejemplouna instrucción de GO TO, o de ruptura de secuencia, simplemente le indica alprocesador que continúe con la instrucción que está en la dirección del operando 1 En el cuadro 1 del capítulo 2 se observa que las dos primeras instrucciones son deeste tipo:Borrar el acumulador A : 0111 0110 1101 0001 0111 0110 estos valores del primer byte indican la función borrar acumulador. 1101 0001 indica la dirección del acumulador.Borrar el acumulador B: 0111 0110 1101 0010 1101 0010 es la dirección de acumulador B. Se ve que es el valor siguiente, es el número que da al sumarle 1 a la dirección anterior.Instrucciones sin operandos§ Esta tipo de instrucciones se utilizan generalmente en computadoras cuyaarquitectura tiene filosofía de pila. Una pila está formada por datos en orden consecutivo en la memoria, existiendoun registro especial denominado puntero de pila que nos indica la dirección del últimodato introducido en ella. Cuando el dato es sacado de ella, el puntero de pila decrece,apuntando al dato que está a continuación en la pila hacia el fondo de la misma. Cuandose introduce un dato, el puntero toma la dirección de memoria siguiente en ordenascendente y se introduce el dato en dicha dirección.
  • Arquitectura de Computadoras página 16 En definitiva funciona como una pila de platos en donde el primero que seextraiga es el último que se puso.FUNCIONAMIENTO DE LA CPU§Veremos ahora como interactúan las distintas partes que acabamos de ver para lograr elfuncionamiento del conjunto. Para esto tomaremos como ejemplo dos operaciones típicas. La primera será labúsqueda de una instrucción y su carga para ejecutarla. La segunda será la realización deuna instrucción de suma, en la que buscará dos números en memoria y pondrá elresultado en otro lugar de memoria. En el ejemplo supondremos que el procesador debe cargar la instrucción que estáen la dirección de memoria 1. Esta instrucción supondremos que es una de tres direcciones que pretende sumarlos datos que están en la dirección 25 y 1225 de memoria y colocar el resultado en ladirección de memoria 1226.Instrucción sumarCO = SUMAR Dir Op 1= 25 Dir Op 2=1225 Dir Result= 1226
  • Arquitectura de Computadoras página 17 Para realizar esta operación se deben realizar dos pasos: Búsqueda de la instrucción Ejecución de la instrucciónBúsqueda y preparación de una instrucción§Los pasos seguirá el procesador en esta parte son los siguientes (Ilustración 7): Ilustración 7: Pasos de Búsqueda de Instrucción1. La unidad de control (UC) envía una micoorden para que el contenido del registro de control de secuencia (RCS), que contiene, como se ha visto, la dirección de la siguiente instrucción (que en este caso tendrá la dirección de memoria 1), sea transferido al registri de dirección de memoria (RDM), de la memoria central.2. La dirección de memoria que que está ahora en el RDM es utilizada por el selector
  • Arquitectura de Computadoras página 18 para transferir su contenido (que en este caso será toda la instrucción) al registro de intercambio de memoria (RIM)3. Luego se transfiere la instrucción desde el RIM al registro de instrucción (RI) de la unidad de control (UC).4. A continuación el descodificador procede a interpretar la instrucción que acaba de llegar al RI; es decir, se entera de cuál es la operación que hay que realizar (en este caso SUMAR).5. El RCS de la UC se autoincrementa (utilizando la unidad aritmética y lógica UAL) con un valor n, de tal forma que quede con la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Si posteriormente, en la ejecución del programa, apareciera una instrucción de salto de secuencia, esta instrucción cargaría RCS con la nueva dirección.Ejecución de instrucción§Los pasos que se siguen están ilustrados en en la Ilustración 8.
  • Arquitectura de Computadoras página 19 Ilustración 8: Pasos de Ejecución de Instrucción Sumar 1. Se transfiere la dirección del primer operando (25) desde el RI al RDM 2. El selector extrae de la memoria dicho dato, depositándolo en el RIM 3. Se lleva el operando desde Rim al registro operando 1 (RO1) de la UAL 4. Se transfiere la dirección del segundo operando (1225) desde el RI al RDM 5. El selector extrae de la memoria disco dato, depositándolo en el RIM 6. Se lleva este operando desde el RIM al registro operando 2 (RO2) de la UAL 7. El secuenciador envía una micro-orden a la UAL para que se ejecute la operación de que se trate (en nuestro caso una SUMA). El resultado de la operación queda almacenado en el registro de resultado (RR)
  • Arquitectura de Computadoras página 20 8. El dato almacenado en el RR es llevado al RIM 9. Se transfiere desde el RI al RDM la dirección de memoria en donde debe quedar almacenada el resultado de la operación (1226). 10. Por último se transfiere la información de la RIM a la dirección de memoria que está almacenada en la RDM. 11. El próximo paso sería el 1.a de la fase anterior, para cargar una nueva instrucción en la UC En el caso en que la instrucción no necesitara operandos no se hubieran realizadolos pasos 1 al 6 ni los pasos 9, 10