La CPU es la unidad central de procesamiento responsable de interpretar y ejecutar las instrucciones almacenadas en la memoria de programa usando la ALU para operar sobre la memoria de datos. La ALU realiza todas las operaciones aritméticas y lógicas indicadas en las instrucciones usando registros y literales como operandos. El procesador ejecuta las instrucciones de forma segmentada usando relojes internos para la sincronización.

1. Sistemas Basados en
Microprocesadores
Unidad Central de Proceso

2. CPU: Unidad Central de Proceso
 Es la responsable de la interpretación y ejecución de
las instrucciones guardadas en la memoria de
programa.
 Muchas de las instrucciones operan sobre la memoria de
datos, para lo que se usa además la ALU (Unidad
Aritmético-Lógica)
 La CPU controla el bus de direcciones de la
memoria de programa, el bus de direcciones de la
memoria de datos y el acceso a la pila.
 Para la sincronización del funcionamiento de la CPU
(y con ello de todo el µcontrolador) se utiliza un
circuito oscilador.
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3. CPU: Unidad Central de Proceso (continuación…)
 Ejecución segmentada de instrucciones:
 En la mayoría de los procesadores, las instrucciones se
buscan en la memoria y ejecutan de forma secuencial.
 En la ejecución Pipe-Line ambas fases se solapan de forma
que, una instrucción se ejecuta al tiempo que se busca la
siguiente, en un mismo ciclo.
 Cualquier instrucción de salto emplea dos ciclos para su
búsqueda y ejecución.
 Se inserta una instrucción NOP automáticamente.
Busca 1ª Ejecuta 1ª En las instrucciones de
salto se inserta NOP
Busca 2ª Ejecuta 2ª
1 movlw 0x55 Busca 3ª Ejecuta 3ª
2 movwf PORTB
Busca 4ª NOP
3 call subr
Busca 1ª
4 bsf PORTA,RA3 subr
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4. CPU: Unidad Central de Proceso (continuación…)
 La entrada de reloj está “dividida” internamente
entre cuatro (Q1, Q2, Q3 y Q4), creando relojes
internos utilizados para la decodificación de las
instrucciones
 El contador de programa se incrementa a cada pulso del
primero (Q1) de los cuatro relojes internos.
 La ejecución de una instrucción y la lectura de la
siguiente se realiza en paralelo y se finalizan en el pulso
del cuarto reloj (Q4).
FOSC = 4MHz  TOSC = 250nS  TINST = 1µS  1MIPS
FOSC = 20MHz  TOSC = 50nS  TINST = 200nS  5MIPS
…
MIPS = Millones de instrucciones por segundo
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5. CPU: Unidad Central de Proceso (continuación…)
 Cada ciclo Q provee la sincronización para los siguientes
eventos:
 Q1  decodificación de la instrucción.
 Q2  lectura del dato (si lo hay)
 Q3  procesa el dato Realiza la lectura de la
siguiente instrucción a ejecutar
 Q4  escribe el dato
PC = PC + 2
¿Y cuando se produce un reset?
¿Y cuando se produce un salto?
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6. ALU: Unidad Aritmético-Lógica
 Realizatodas las operaciones aritméticas y lógicas
indicadas en las instrucciones.
 Instrucciones con un solo operando
 Se trabaja siempre con un registro de la memoria de datos
 Instrucciones con dos operandos
 El registro de trabajo W es siempre uno de los operandos
 El otro operando puede ser un literal o un registro de la
memoria de datos
 La ALU genera una serie de señales o códigos de
condición para indicar casos como acarreo saliente,
overflow, resultado cero, etc.
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7. ALU: Unidad Aritmético-Lógica (continuación…)
Bus de datos
Resultado del
multiplicador
Multiplicador de 8 bits
Registro de trabajo
Unidad Aritmético-Lógica
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8. ALU: Unidad Aritmético-Lógica (continuación…)
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9. ALU: Unidad Aritmético-Lógica (continuación…)
 Instrucciones de operación orientada a un registro
 addwf f,d,a: suma “f” y WREG
 addwfc f,d,a: suma “f”, WREG y el bit carry
 andwf f,d,a: operación AND entre “f” y WREG
 decf f,d,a: decremento de “f”
 clrf f,a: registro “f” igual a cero
 movwf f,d,a: mueve “f” a WREG
 mulwf f,d,a: multiplica “f” con WREG
 rlcf f,d,a: rota “f” a la izquierda pasando por carry
 rlncf f,d,a: rota “f” a la izquierda sin pasar por carry
 …
 Instrucciones de operación orientada a un registro con salto
 decfsz f,d,a: decrementa “f”, salta si “f” es igual a cero
 dcfsnz f,d,a: decrementa “f”, salta si “f” no es igual a cero
 ...
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10. ALU: Unidad Aritmético-Lógica (continuación…)
 Instrucciones de operación orientada a un bit
 bcf f,b,a: bit “b” del registro “f” igual a cero
 bsf f,b,a: bit “b” del registro “f” igual a uno
 btg f,b,a: cambia el estado del bit “b” del registro “f”
 Instrucciones de operación orientada a un bit con
salto
 btfsc f,b,a: verifica el bit “b” del resguitro “f”, salta si es
cero
 btfss f,b,a: verifica el bit “b” del resguitro “f”, salta si es
uno
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11. ALU: Unidad Aritmético-Lógica (continuación…)
 Instrucciones de operación orientada a un literal
 addlw k: suma “k” y WREG
 andlw k: operación AND entre “k” y WREG
 movlw k: mueve “k” a WREG
 mullw k: multiplica “k” con WREG
 …
 Instrucciones de control con bits de estado
 bc n: ve a la dirección “n” si hay carry
 bn n: ve a la dirección “n” si hay negative
 bnc n: ve a la dirección “n” si no hay carry
…
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