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UN RECORRIDO A TRAVÉS DEL PROCESADOR Y SU FUNCIONAMIENTO... UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA, REPERTORIO DE INSTRUCCIONES, UNIDAD DE CONTROL CABLEADA Y MICROPROGRAMADA...

UN RECORRIDO A TRAVÉS DEL PROCESADOR Y SU FUNCIONAMIENTO... UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA, REPERTORIO DE INSTRUCCIONES, UNIDAD DE CONTROL CABLEADA Y MICROPROGRAMADA...

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PROCESADOR PROCESADOR Presentation Transcript

  • 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.
  • UNIDAD
    ARITMÉTICA LÓGICA
    • 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.
  • 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).
  • 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
  • DISEÑO UC
    CICLO DE CAPTACIÓN
    T1: MAR  (PC).
    T2: MBR  MEMORIA.
    PC  (PC) + I.
    T3: IR  (MBR).
  • 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.
    T3: MEMORIA  (MBR).
  • 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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