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MICROPROCESADORES



COMO ES QUE NACEN LOS MICROPROCESADORES:

El procesador es un circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso
de un ordenador, en inglés CPU “Central Processin Unit”. Es el encargado de
proporcionar las operaciones de cálculo, como un cerebro que organiza, da
órdenes y envía información al resto del cuerpo. Los microprocesadores se
utilizan, sobretodo, en ordenadores pero también en otros sistemas informáticos
avanzados, como impresoras, automóviles o aviones.
El microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías
predecesoras,   básicamente     de   la   computación    y     de   la   tecnología
de semiconductores. Esasí que se fusionaron         dichas tecnologías logrando
producir a inicios de los años 70 el primer microprocesador.
El primer microprocesador creado en ese entonces no todos los componentes
electrónicos que lo conformaban no podían ser un único circuito integrado, era
necesario utilizar dos o tres “chips” para hacer una CPU (uno de esos chips era
“ALU” unidad aritmética lógica, el otro la “CONTROL UNIT”, el otro el “REGISTER
BANK”, etc). En 1971 la compañía Intel consiguió por primera vez poner todos los
2300 transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado
el “4004”




JERARQUIA DE LOS MICROPROCESADORES:


MICROPROCESADORES INTEL:
MICROPROCESADOR (4004):
    Microprocesador de 4 bits.
 Constituido por 2.300 transistores.
    Encapsulado CERDIP de 16 pines.
    Máxima velocidad de 740 khz.
    Usa arquitectura Harvard, es decir,almacenamiento separado de programas
      y datos.
    12 bits de direcciones (direccionando hasta 4 KB).


MICROPROCESADOR ():




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ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 8086:
Es uno de los primeros microprocesadores diseñado por la compañía Intel de 16
bits.
Fueron el inicio y los primeros miembros de la arquitectura x86, actualmente
usada en la mayoría de los computadores. El trabajo de desarrollo para el 8086
comenzó en la primavera de 1976 y el chip fue introducido al mercado en el
verano de 1978.
Su estructura interna está dada por:


        I   Tienen internamente dos componentes, la Unidad de Interfaz del Bus y la
            Unidad de ejecución.


               1. La Unidad de Ejecución: procesa las instrucciones del CPU. Está
                  conformada por los registros generales, los registros índices y
                  apuntadores, los flags, la unidad aritmética lógica, y la lógica de
                  control que maneja todo el proceso para ejecutar las instrucciones.
               2. La Unidad de Interfaz del Bus: maneja la lectura y escritura
                  desde y hacia la memoria y los puertos de entrada/salida. Está
                  conformada por los registros de segmento, una cola de 4 bytes
                  para instrucciones en el 8088 y de 6 en el 8086, y lógica para
                  controlar los buses externos del microprocesador.


    II      Registros: tienen cuatro registros de propósito general de 16 bits, que
            también pueden ser accedidos como ocho registros de 8 bits, y tienen
            cuatro registros índice de 16 bits (incluyendo el puntero de pila).


Registro de propósito general: Los registros de propósito general son el AX, BX,
            CX, y DX, de 16 bits. Cada uno de ellos se divide en dos registros de 8
            bits, llamados AH y AL, BH y BL, CH y CL, y, DH y DL, H significando
            Hight (alto) y L significando Low (bajo), indicando la parte alta o la parte
            baja del registro correspondiente de 16 bits
                     Registro AX: El registro AX es el registro acumulador, es utilizado
                     para operaciones que implican entrada/salida, y multiplicación y
                     división (estas dos últimas en conjunto con el registro DX).
Registro BX: El registro BX es el registro base, y es el único registro
         de propósito general que puede ser un índice para direccionamiento
         indexado
       Registro CX: El registro CX es conocido como el registro contador.
         Puede contener un valor para controlar el número de veces que un
         ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits
       Registro DX: El registro DX es el registro de datos. En algunas
         operaciones se indica mediante este registro el número de puerto
         de entrada/salida, y en las operaciones de multiplicación y división
         de 16 bits se utiliza junto con el acumulador AX



    Registros Índice:
    Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y
    para operaciones de cadenas de caracteres.

   Registro SI: El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas
          operaciones con cadenas de caracteres. El SI está asociado con el
          segmento DS.

          Registro DI: El registro índice destino también es requerido por
          algunas operaciones con cadenas de caracteres. El DI está
          asociado con el segmento ES.


   Registros Apuntadores:

    Los registros SP (apuntador de pila) y BP (apuntador base) están
    asociados con el registro SS y permiten al sistema acceder a datos en el
    segmento de la pila.

Registro SP: El apuntador de pila de 16 bits está asociado con el segmento
          SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la
          palabra actual que está siendo procesada en la pila. El sistema
          maneja de manera automática este registro, aunque el programa
          puede hacer ciertas manipulaciones con él.

Registro BP: El apuntador base de 16 bits facilita la referencia de parámetros
          dentro de la pila.
Registros de Banderas

      Es un registro de 16 bits, de los cuales nueve sirven para indicar el estado
      actual de la máquina y el resultado del procesamiento. Muchas
      instrucciones aritméticas y de comparación cambian el estado de las
      banderas y apoyándose en ellas se pueden tomar decisiones para
      determinar la acción subsecuente.
      Los bits de las banderas son las siguientes:
            OF (overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento del bit de
            mayor orden después de una operación aritmética de números con
            signo (1=existe overflow; 0=no existe overflow). Para operaciones
            sin signo, no se toma en cuenta esta bandera.

            DF (dirección): Controla la selección de incremento o decremento
            de los registros SI y DI en las operaciones con cadenas de
            caracteres (1=decremento automático; 0=incremento). La bandera
            DF se controla con las instrucciones STD y CLD.

            IF (interrupción): Controla el disparo de las interrupciones
            (1=habilita las interrupciones; 0=deshabilita las interrupciones).
            La interrupción no enmascarable es la única que no puede ser
            bloqueada por esta bandera. El estado de la bandera IF se controla
            con las instrucciones STI y CLI.

            TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo
            de depuración (paso a paso)

            SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación
            aritmética (0=positivo; 1=negativo).


            ZF (cero): Indica el resultado de una operación aritmética o de
            comparación (0=resultado diferente de cero; 1=resultado igual a
            cero).
            AF (acarreo auxiliar): Contiene el acarreo del bit 3. Esta bandera
            se prueba con las instrucciones DAA y DAS para ajustar el valor de
            AL después de una suma o resta BCD.

            PF (paridad): Indica si el número de bits 1, del byte menos
            significativos de una operación, es par (0=número de bits 1 es
            impar; 1=número de bits 1 es par).
CF (acarreo): Contiene el acarreo del bit de mayor orden después
      de una operación aritmética; también almacena el contenido del
      último bit en una operación de desplazamiento o de rotación.

Registros de Segmento

Definen áreas de 64 Kb dentro del espacio de direcciones de 1 Mb del
8086. Estas áreas pueden solaparse total o parcialmente. No es posible
acceder a una posición de memoria no definida por algún segmento: si es
preciso, habrá de moverse alguno.


      Registro CS: El DOS almacena la dirección inicial del segmento de
      código de un programa en el registro CS. Esta dirección de
      segmento, más un valor de desplazamiento en el registro apuntador
      de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es
      buscada para su ejecución. Para propósitos de programación
      normal, no se necesita referenciar el registro CS.

      Registro DS: La dirección inicial de un segmento de datos de
      programa es almacenada en el registro DS. Esta dirección, más un
      valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia
      a la localidad de un byte específico en el segmento de datos.

      Registro SS: El registro SS permite la colocación en memoria de
      una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El
      DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un
      programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un
      valor de desplazamiento en el registro del apuntador de la pila (SP),
      indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada.
      Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar
      el registro SS.
      Registro ES: Algunas operaciones con cadenas de caracteres
      utilizan el registro extra de segmento para manejar el
      direccionamiento de memoria. El registro ES está asociado con el
      registro DI (Índice). Un programa que requiere el uso del registro ES
      puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada.
Registro Apuntador de Instrucciones

       El registro IP de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la
       siguiente instrucción que se ejecuta. El IP está asociado con el registro CS
       en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento
       de código que se está ejecutando actualmente en la memoria.




          CICLO DE INSTRUCCIÓN DEL 8086:




Acceso a memoria y a puertos


Mediante el BUS INTERFACE UNIT transfiere:
         Datos a memoria o E/S.
         Recibe datos de memoria o E/S.
         Lee instrucciones de memoria.
         Contiene una cola de instrucciones.
         Genera direcciones físicas de memoria y E/S


Mediante el EXECUTION UNIT:


         Recibe instrucciones de cola de BIU.
         Recibe datos de la BIU.
         Decodifica lasinstrucciones, generando señales de control necesarias.
         Ejecutas las instrucciones.
         Almacena los resultados en los registros.
         Pasa los datos al BIU para almacenarlos en memoria o E/S.
         No tiene conexión a los buses del sistema .lo hace atraves del BIU.
Microprocesadores

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  • 1. MICROPROCESADORES COMO ES QUE NACEN LOS MICROPROCESADORES: El procesador es un circuito electrónico que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, en inglés CPU “Central Processin Unit”. Es el encargado de proporcionar las operaciones de cálculo, como un cerebro que organiza, da órdenes y envía información al resto del cuerpo. Los microprocesadores se utilizan, sobretodo, en ordenadores pero también en otros sistemas informáticos avanzados, como impresoras, automóviles o aviones. El microprocesador es producto surgido de la evolución de distintas tecnologías predecesoras, básicamente de la computación y de la tecnología de semiconductores. Esasí que se fusionaron dichas tecnologías logrando producir a inicios de los años 70 el primer microprocesador. El primer microprocesador creado en ese entonces no todos los componentes electrónicos que lo conformaban no podían ser un único circuito integrado, era necesario utilizar dos o tres “chips” para hacer una CPU (uno de esos chips era “ALU” unidad aritmética lógica, el otro la “CONTROL UNIT”, el otro el “REGISTER BANK”, etc). En 1971 la compañía Intel consiguió por primera vez poner todos los 2300 transistores que constituían un procesador sobre un único circuito integrado el “4004” JERARQUIA DE LOS MICROPROCESADORES: MICROPROCESADORES INTEL: MICROPROCESADOR (4004):  Microprocesador de 4 bits.
  • 2.  Constituido por 2.300 transistores.  Encapsulado CERDIP de 16 pines.  Máxima velocidad de 740 khz.  Usa arquitectura Harvard, es decir,almacenamiento separado de programas y datos.  12 bits de direcciones (direccionando hasta 4 KB). MICROPROCESADOR (): ╭∩╮(◣_◢)╭∩╮
  • 3. ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 8086: Es uno de los primeros microprocesadores diseñado por la compañía Intel de 16 bits. Fueron el inicio y los primeros miembros de la arquitectura x86, actualmente usada en la mayoría de los computadores. El trabajo de desarrollo para el 8086 comenzó en la primavera de 1976 y el chip fue introducido al mercado en el verano de 1978. Su estructura interna está dada por: I Tienen internamente dos componentes, la Unidad de Interfaz del Bus y la Unidad de ejecución. 1. La Unidad de Ejecución: procesa las instrucciones del CPU. Está conformada por los registros generales, los registros índices y apuntadores, los flags, la unidad aritmética lógica, y la lógica de control que maneja todo el proceso para ejecutar las instrucciones. 2. La Unidad de Interfaz del Bus: maneja la lectura y escritura desde y hacia la memoria y los puertos de entrada/salida. Está conformada por los registros de segmento, una cola de 4 bytes para instrucciones en el 8088 y de 6 en el 8086, y lógica para controlar los buses externos del microprocesador. II Registros: tienen cuatro registros de propósito general de 16 bits, que también pueden ser accedidos como ocho registros de 8 bits, y tienen cuatro registros índice de 16 bits (incluyendo el puntero de pila). Registro de propósito general: Los registros de propósito general son el AX, BX, CX, y DX, de 16 bits. Cada uno de ellos se divide en dos registros de 8 bits, llamados AH y AL, BH y BL, CH y CL, y, DH y DL, H significando Hight (alto) y L significando Low (bajo), indicando la parte alta o la parte baja del registro correspondiente de 16 bits Registro AX: El registro AX es el registro acumulador, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida, y multiplicación y división (estas dos últimas en conjunto con el registro DX).
  • 4. Registro BX: El registro BX es el registro base, y es el único registro de propósito general que puede ser un índice para direccionamiento indexado Registro CX: El registro CX es conocido como el registro contador. Puede contener un valor para controlar el número de veces que un ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits Registro DX: El registro DX es el registro de datos. En algunas operaciones se indica mediante este registro el número de puerto de entrada/salida, y en las operaciones de multiplicación y división de 16 bits se utiliza junto con el acumulador AX Registros Índice: Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y para operaciones de cadenas de caracteres. Registro SI: El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres. El SI está asociado con el segmento DS. Registro DI: El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres. El DI está asociado con el segmento ES. Registros Apuntadores: Los registros SP (apuntador de pila) y BP (apuntador base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema acceder a datos en el segmento de la pila. Registro SP: El apuntador de pila de 16 bits está asociado con el segmento SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila. El sistema maneja de manera automática este registro, aunque el programa puede hacer ciertas manipulaciones con él. Registro BP: El apuntador base de 16 bits facilita la referencia de parámetros dentro de la pila.
  • 5. Registros de Banderas Es un registro de 16 bits, de los cuales nueve sirven para indicar el estado actual de la máquina y el resultado del procesamiento. Muchas instrucciones aritméticas y de comparación cambian el estado de las banderas y apoyándose en ellas se pueden tomar decisiones para determinar la acción subsecuente. Los bits de las banderas son las siguientes: OF (overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento del bit de mayor orden después de una operación aritmética de números con signo (1=existe overflow; 0=no existe overflow). Para operaciones sin signo, no se toma en cuenta esta bandera. DF (dirección): Controla la selección de incremento o decremento de los registros SI y DI en las operaciones con cadenas de caracteres (1=decremento automático; 0=incremento). La bandera DF se controla con las instrucciones STD y CLD. IF (interrupción): Controla el disparo de las interrupciones (1=habilita las interrupciones; 0=deshabilita las interrupciones). La interrupción no enmascarable es la única que no puede ser bloqueada por esta bandera. El estado de la bandera IF se controla con las instrucciones STI y CLI. TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo de depuración (paso a paso) SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0=positivo; 1=negativo). ZF (cero): Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0=resultado diferente de cero; 1=resultado igual a cero). AF (acarreo auxiliar): Contiene el acarreo del bit 3. Esta bandera se prueba con las instrucciones DAA y DAS para ajustar el valor de AL después de una suma o resta BCD. PF (paridad): Indica si el número de bits 1, del byte menos significativos de una operación, es par (0=número de bits 1 es impar; 1=número de bits 1 es par).
  • 6. CF (acarreo): Contiene el acarreo del bit de mayor orden después de una operación aritmética; también almacena el contenido del último bit en una operación de desplazamiento o de rotación. Registros de Segmento Definen áreas de 64 Kb dentro del espacio de direcciones de 1 Mb del 8086. Estas áreas pueden solaparse total o parcialmente. No es posible acceder a una posición de memoria no definida por algún segmento: si es preciso, habrá de moverse alguno. Registro CS: El DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución. Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar el registro CS. Registro DS: La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. Esta dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte específico en el segmento de datos. Registro SS: El registro SS permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de la pila (SP), indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada. Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar el registro SS. Registro ES: Algunas operaciones con cadenas de caracteres utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. El registro ES está asociado con el registro DI (Índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada.
  • 7. Registro Apuntador de Instrucciones El registro IP de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente instrucción que se ejecuta. El IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento de código que se está ejecutando actualmente en la memoria. CICLO DE INSTRUCCIÓN DEL 8086: Acceso a memoria y a puertos Mediante el BUS INTERFACE UNIT transfiere:  Datos a memoria o E/S.  Recibe datos de memoria o E/S.  Lee instrucciones de memoria.  Contiene una cola de instrucciones.  Genera direcciones físicas de memoria y E/S Mediante el EXECUTION UNIT:  Recibe instrucciones de cola de BIU.  Recibe datos de la BIU.  Decodifica lasinstrucciones, generando señales de control necesarias.  Ejecutas las instrucciones.  Almacena los resultados en los registros.  Pasa los datos al BIU para almacenarlos en memoria o E/S.  No tiene conexión a los buses del sistema .lo hace atraves del BIU.