MICROPROCESADORES INTEL

Por:Soranyi Damián

Carlos CabralIván Rodríguez

Darwin PimentelFacilitador: Marlon Ferreras

Arquitectura Del Computador.

Demos varios pasos… en la Historia…

3.1 Arquitectura de los microprocesadores desde el 8086 al i7

3.2 Registros de propósito general.

Por: Soranyi Damián Ramírez

Concepto de Registro

Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el micro-procesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.

Aplicación:

• Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son direccionables por medio de un nombre.

Operaciones:

• Los registros en un microprocesador funcionan como datos en tiempo real que llevan unidades de memoria electrónica. Esto significa que cuando un usuario da una orden a una aplicación de software (a través de un clic del ratón o pulsando una tecla), se traduce en una declaración binaria y se envía al microprocesador.• Estas declaraciones son recibidas por registros del

microprocesador, que los mantienen durante unos nanosegundos si el procesador ya está ocupado, y luego las envía a petición del procesador

Funciones:

• Los registros de datos principalmente funcionan como lugares de memoria electrónica temporal de frecuente y fácil acceso a través de la CPU de una computadora. Esta accesibilidad se debe a la ubicación de los registros dentro de los microprocesadores. Como resultado de ello, la CPU puede acceder a ellos con mayor rapidez que los módulos de memoria de acceso aleatorio y otros lugares de almacenamiento electrónicos.

Importancia

• Proporcionan instrucciones acerca de cómo se deben procesar los datos. • Estos registros proporcionan una importante ayuda a los

microprocesadores en la tarea de determinar dónde enviar los datos tras el procesamiento, y en qué disposición almacenarlo.• También, el número de registros integrados y operando

dentro de un microprocesador ayuda a definir su eficiencia operativa y capacidades de procesamiento de datos.

Los registros internos del procesador se pueden clasificar en 6 tipos diferentes

• Registros de segmento• Registros de propósito general• Registros de apuntadores• Registros de banderas• Registros de Puntero de

instrucción• Registros de Pila

Registros de propósito general:

• Los registros de propósito general pueden guardar tanto datos como direcciones.• Son fundamentales en la arquitectura de von Neumann.

• Estos registros son espacios físicos dentro del microprocesador con capacidad de 4 hasta 64 bits dependiendo del microprocesador que se esté utilizando.

Registro de 4 Bits

Registro de 16 Bits

Tipos

• Los registros de propósito general AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla del sistema.

• Registro AX. El registro AX, el acumulador principal, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmética.

• Registro BX.

• El BX es conocido como el registro base ya que es el único registro de propósito general que puede ser índice para direccionamiento.

• Registro DX.

• El DX. Algunas operaciones de entrada/salida requieren uso, y las operaciones de multiplicación y división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.

CX

• El 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, hacia la derecha o hacia la izquierda.

3.3 Registros apuntadores e índice.

.Por: Soranyi Damián Ramírez

El Registro IP:

• El registro apuntador de instrucciones designado como el IP consta de 16 bits, contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente y la 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. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un IP ampliado de 32 bits.

Registro Índice

• Estos están disponibles para direccionamiento indexado y para sumas y restas. Es decir indexado es que permite un incremento o decremento de la

dirección final o el registro índice.

Tipos:

• Registro SI. El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres).

• Registro DI. El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres, y operaciones de suma y resta secuenciales.

3.4 Registros de segmentos

Por: Soranyi Damián Ramírez

Registro de Segmento

• Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamiento conocida como el segmento actual.

Tipos:

• Registro CS: indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución.

• Registro DS: Es la dirección inicial de un segmento, mas un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte especifico 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.

• Registros ES. Alguna operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria.

3.5 Registro de estado o de bandera y sus

señalizadores

Por: Carlos Cabral

Registro de Estado:

Dentro del procesador existe un registro especial el registro de estado o banderas en el que de los 16 bits actúan como semáforos (Indicadores de procesador y del resultado de determinadas operaciones).

OF DF IF TF SF ZF AF PF

• Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.

OF DF IF TF SF ZF AF PF

• CF BANDERA DE ACARREO: Indicador de arrastre del bit de mayor orden que puede ocurrir en las operaciones aritméticas suma o resta.

• PF BANDERA DE PARIDAD: Cuando está activo indica un número par de bits activos (bits cuyo contenido es uno. Esta información es útil cuando el procesador controla transmisiones de datos.

• AF ACARREO AUXILIAR Indicador de ajuste en operaciones aritméticas con cantidades expresadas con código.

• ZF BANDERA CERO: Esta activo si el resultado de una operación es cero, o el resultado de una comparación es igual.

• SF BANDERA DE SIGNO: Si está activo indica que el resultado de la operación es negativo, o si la comparación es menor.

• TF BANDERA DE TENSION: Si está activo, el procesador genera automáticamente una interrupción después de la ejecución de cada instrucción, lo que permite controlar paso a paso la ejecución del programa.

• IF BANDERA DE INTERRUPCION Este bit controla el estado enmascarables cuando está activo (1) permite las interrupciones en estado inactivo (0) las deshabilita.

• DF BANDERA DE DIRECCION: Indica la dirección de las operaciones.

• OF BANDERA DE DESBORDAMIENTO Señala el desbordamiento aritmético.

3.6 Direccionamiento de la memoria en tiempo

real.

Por: Carlos Cabral

• El modo real (también llamado modo de dirección real en los manuales de Intel) es un modo de operación del 8086 y posteriores CPUs compatibles de la arquitectura x86. El modo real está caracterizado por 20 bits de espacio de direcciones segmentado (significando que solamente se puede direccionar 1 MB de memoria), acceso directo del software a las rutinas del BIOS y el hardware periférico, y no tiene conceptos de protección de memoria o multitarea a nivel de hardware.

3.7 Direccionamiento de la memoria en modo

protegido.

Por: Carlos Cabral

• Permite acceder a datos y programas localizados por encima y dentro del primer megabyte de memoria. Para direccionar esta sección extendida el sistema de memoria se requiere un cambio en el esquema de direccionamiento o de segmento más desplazamiento usado en el modo real. • Cuando los datos y programa se direccionan la memoria

extendida, se sigue utilizando la dirección de desplazamiento para acceder a la información en el segmento de memoria. Una diferencia consiste en la dirección del segmento ya que no existe en modo protegido.

Modo Real Vs Modo Protegido:

• 1. El modo protegido permite al sistema operativo utilizar características como memoria virtual, paginación y multitarea. • 2. Todas las CPUs de la serie 80286 y posteriores empiezan

en modo real al solo al encenderse el computador. • 3. La arquitectura 286 introdujo el modo protegido,

permitiendo, entre otras cosas, la protección de la memoria a nivel de hardware. • 4. El modo protegido requirió instrucciones de software

adicionales no necesarias previamente.

• 5. Puesto que una especificación de diseño primaria de los microprocesadores x86 es que sean completamente compatibles hacia atrás con el software escrito para todos los chips x86 antes de ellos, el chip 286 fue hecho para iniciarse en ' modo real’. • 6. Los sistemas operativos DOS (MS-DOS, DR-DOS, etc.)

trabajan en modo real.

3.8 Los registros invisibles para los

programas:

Por : Iván Antoine Rodríguez

Registro Visible. Concepto:

• El registro visible para los programas o mejor dicho para los usuarios es aquel que puede ser referenciado por medio del lenguaje máquina que ejecuta el procesador; accesible a todos los programas tanto los de aplicación como los del sistema.

• Un programador de lenguaje de máquina o ensamblador puede minimizar las referencias a memoria principal mediante un uso óptimo de estos registros. Con lenguajes de alto nivel, un compilador que optimice código intentará hacer una selección inteligente de qué variables asignar a registros y cuáles a ubicaciones de la memoria principal.

Registros:

• Los registros de datos:Pueden ser asignados por el programador a diversas funciones.

• Los registros de direcciónContienen direcciones en la memoria principal de datos e instrucciones o una parte de la dirección que se utiliza en el cálculo de la dirección completa

• Una última categoría de registros que son, al menos, parcialmente visibles para los

usuarios, son aquellos que contienen códigos de condición (también

denominados indicadores o flags). Los códigos de condición son bits activados por el hardware del procesador como resultado

de determinadas operaciones.

3.9 Diferentes modos de direccionamiento

Por : Iván Antoine Rodríguez

• Un modo de direccionamiento especifica la forma de calcular la dirección de memoria efectiva de un operando mediante el uso de la información contenida en registros y / o constantes, contenida dentro de una instrucción de la máquina o en otra parte.

• Diferentes arquitecturas de computadores varían mucho en cuanto al número de modos de direccionamiento que ofrecen desde el hardware.

• Entre la gran variedad de tipos de direccionamiento tenemos:

• InmediatoEn este modo el operando es especificado en la instrucción misma. En otras palabras, una instrucción de modo inmediato tiene un campo de operando en vez de un campo de dirección.

• DirectoEl campo de operando en la instrucción contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando.

• IndirectoEl campo de operando contiene una dirección de memoria, en la que se encuentra la dirección efectiva del operando.

• De registro• Sirve para especificar operando que están en registros. En este modo, los

operando están en registros que residen dentro de la CPU

3.10 Que es el lenguaje ensamblador y como nace dentro

del microprocesador

Por : Iván Antoine Rodríguez

Concepto:

• Es un lenguaje de programación de bajo nivel para los computadores, microprocesadores, micro controladores y otros circuitos integrados programables. Implementa una representación simbólica de los códigos de máquina binarios y otras constantes necesarias para programar una arquitectura dada de CPU y constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura legible por un programador.

• Dicho lenguaje es muy simple o nada complicado, pero estructurar programas a ese nivel es muy difícil. Dado que este lenguaje viene dado por las especificaciones técnicas del hardware, no permite una abstracción fuera de lo estipulado para el microprocesador de un ordenador. Consecuentemente, es fácilmente trasladado a lenguaje de máquina.

La estructura de los lenguajes

• Código Binario • Lenguaje Máquina • Lenguajes

ensambladores • Lenguajes de medio

nivel • Lenguajes de alto nivel

Lenguaje Ensamblador.

Por: Darwin Nicolás Pimentel

Continuación…

Importancia:

• La importancia del lenguaje ensamblador radica principalmente que se trabaja directamente con el microprocesador; por lo cual se debe de conocer el funcionamiento interno de este, tiene la ventaja de que en él se puede realizar cualquier tipo de programas que en los lenguajes de alto nivel no lo pueden realizar. Otro punto sería que los programas en ensamblador ocupan menos espacio en memoria.

Ventajas

• Como trabaja directamente con el microprocesador al ejecutar un programa, pues como este lenguaje es el más cercano a la máquina la computadora lo procesa más rápido

• Eficiencia de tamaño.- Un programa en ensamblador no ocupa mucho espacio en memoria porque no tiene que cargan librerías y demás como son los lenguajes de alto nivel.

• Flexibilidad.- Es flexible porque todo lo que puede hacerse con una máquina, puede hacerse en el lenguaje ensamblador de esta máquina

Desventajas

• Tiempo de programación .- Como es un lenguaje de bajo nivel requiere más instrucciones para realizar el mismo proceso, en comparación con un lenguaje de alto nivel.

• Programas Fuentes Grandes: dificulta el mantenimiento de los programas, y nuevamente reduce la productividad de los programadores

• Peligro de afectar recursos inesperadamente.- Que todo error que podamos cometer, o todo riesgo que podamos tener, podemos afectar los recursos de la máquina, programar en este lenguaje lo más común que pueda pasar es que la máquina se bloquee o se reinicie.

Relación del lenguaje ensamblador con los componentes internos del

procesador

• En la memoria se almacena la información en celdas especiales llamados registros los cuales tienen un nivel alto y un nivel bajo.

• Unidad aritmética y lógica es la responsable de realizar como su nombre lo indica operaciones aritméticas y lógicas.

• Unidad de control Se encarga de coordinar que los otros componentes ejecuten las operaciones correctamente.

• Bus interno son los canales por donde pasa la información que la máquina va a procesar (bus de entrada) o procesada (bus de salida).

3.11 Instrucciones del lenguaje ensamblador.

Por: Darwin Nicolás Pimentel

Instrucciones: son representaciones simbólicas del juego de instrucciones de la CPU

• [etiqueta] nombre_instruccion [operando(1)][comentario]

• La instrucción se especifica en una sola línea y los campos se separan entre sí por blancos o tabuladores.