7/23/2019 Arquitectura del microprocesador Intel 8086/8088

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ARQUITECTURA DEL

MICROPROCESADOR

8086/8088

I. CONCEPTOS FUNDAMENTALES.

II. EVOLUCION DE LOS Microprocesadores III. PROCESADORES CISC y RISC

FAC. ING. DE SISTEMAS Y ELECTRONICA

In. CIP. Francisco Mori1

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EL MICROPROCESADORSu funcin consiste en leer y decodificar las rdenes contenidas en

una memoria y devolver los resultados a una zona determinada de

memoria o actuar sobre un determinado dispositivo.

CLASIFICACINSe clasifican en funcin de la longitud del bus de datos. Micros de 4 bits: electrodomsticos, juegos. Micros de 8 bits: videojuegos, robtica. Micros de 16 bits: primeros ordenadores Micros de 32 bits: informtica moderna. Micros de 64 bits: rdenadores actuales. !ratamiento de grficos, comunicaciones.

"

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ESTRUCTURA INTERNAA. Har!ar"

CPU #$%i& 'i$r(&r($"sa(r): #s un $.%. formado por una unidad decontrol, unidad aritmtico&lgica, contador de programa, registros dealmacenamiento, etc.

R"*(+: #s un generador de impulsos digitales cuya frecuencia define lavelocidad de trabajo.

M"'(ria " a$$"s( a*"at(ri( #RAM): #s una memoria de trabajo, es decir

de '(#. $ontiene los programas y datos )ue el usuario puede variar. M"'(ria ROM, U-ia"s IO,

/. S(0t!ar" #l soft*are de los sistemas microprogramables est formado por:

I-str$$i(-"s: rdenes o tareas )ue debe realizar el sistema. Dat(s: son empleados por las instrucciones en su ejecucin. Pr(ra'a: conjunto de instrucciones y datos )ue recibe el sistema para

realizar una determinada funcin.+

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CARACTERISTICAS DE TRA/AODE UN MICROPROCESADOR

#l reloj genera una seal cuadrada de frecuencia constante )uesincroniza el sistema y determina su velocidad.

Ci$*( " r"*(+: periodo de la seal de reloj. Ci$*( '5i-a: ciclos de trabajo bsicos del micro con dos

fases: -ase debs)ueda/fetc0 cycle1: bs)ueda en memoria y

transferencia al registro correspondiente de la instruccin o eldato.

-ase de ejecucin /#ecute cycle1: %nterpretacin y ejecucin .

Ci$*( " i-str$$i-: ciclos de m)uina necesarios paracompletar una instruccin. /entre 3 y 41

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7"*($ia " &r($"s(: -recuencia de la seal de reloj. 6orejemplo ""M7z.

L(-it " &a*abra: 'ongitud de los datos con )ue opera elsistema.

M"'(ria 5" &"" ir"$$i(-ar: cantidad de memoria mima)ue se puede instalar en un ordenador. Se relaciona con el bus de

direcciones.

R"&"rt(ri( " i-str$$i(-"s. 8mero de instrucciones distintas)ue tiene grabadas el micro9 se relaciona con la anc0ura de

palabra: bits ;2 ; 254.

N'"r( " r"istr(s i-t"r-(s 5" &(s"" *a CPU.

Ca&a$ia " trata'i"-t( " i-t"rr&$i(-"s4

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AR9UITECTURAMICROPROCESADOR 8:868:88

'a -ia " i-t"r0a; $(- "*/s #/IU) es la responsables dela comunicacin eterna del

procesador.

'a-ia " "+"$$i- #EU)se encarga de realizar las

operaciones aritmticas y

lgicas, adems de

proporcionar las direcciones

lgicas al

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COMPONENTES INTERNOS

#l microprocesador integra en una sola pastilla la =nidad de$ontrol, la ?'= y una pe)uea memoria interna /registros y

acumuladores1, capaz de realizar de forma automtica las

funciones para las )ue se dise.

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Tambien llamada Unidad de Ejecucion UE!" a#ui la $%U& Es uncircuito simple capa' de reali'ar operaciones sencillas& $ritmeticas"

lo(icas) $demas de proporcionar las direccioneslo(icas a la UC)

Un re(istro es una pe#ue*a memoria de unos pocos bits se(+n laar#uitectura puede ser de ," 1-" ." -0" 1, bits!)

El Banco de 2e(istros 23& 2e(ister 3ile!& su funci4n es servir dealmac5n temporal para los operandos 6 para los resultados de lasoperaciones #ue realice la $%U)

7ue relacion e8iste entre el re(istro los datos 6 el pro(rama9

1. U-ia " Trata'i"-t(s

@

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2.U-ia " C(-tr(*Trabaja en un ciclo constante" controlado por un reloj&

1) %ee las instrucciones)

) Decodifica las instrucciones)

.) Manda 4rdenes se*ales de control! al resto de componentes para ejecutar

la instrucci4n)

3A

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U-ia " C(-tr(* Sabe #u5 instrucci4n debe leer (racias al Contador de

Pro(rama PC& Pro(ram Counter!) Es un re(istro #uecontiene la direcci4n de la pr48ima instrucci4n a ejecutar)

%a instrucci4n le:da la almacena en el 2e(istro de;nstrucci4n ;2& ;nstruction 2e(ister!)

%a %4(ica de Control es un circuito #ue" recibiendo comoentrada una instrucci4n" devuelve como salida todasse*ales de control para cada componente delcomputador))

7ue relacion e8iste entre instruccion" ordenes" diferentescomponentes 6 ejecucion9

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! La U-ia " C(-tr(* a"'s,

B Cesuelve situaciones anmalas o de conflicto.

$uales podrian ser estas situaciones anomalasD

B ?tiende las interrupciones.

B $ontrola la comunicacincon losperifricos.

< E-traas " *a UC,

B $digo de operacin /del registro %C1.

B 6erEodo /del reloj1.

U-ia " C(-tr(*

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3. C(&r($"sa(r Mat"'ti$( Un coprocesador matem

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4. M"'(ria Ca$%= Memoria ultrarr

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M"'(ria Ca$%" %as ar#uitecturas actuales inclu6en =asta . niveles de

cac=e&

Givel 1& %a m

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Son memorias de almacenamiento temporal. Su nmero y

caracterEsticas varEa de unos micros a otros. 6or ejemplo en el

micro A4 tenemos.

C(-ta(r " &r(ra'a.A$'*a(rR". " "sta(R". i-t"r-(s:de instrucciones,

de direcciones,

de datos.

R". a>i*iar"s, ? @ R". " &i*a SP.

B. R"istr(s

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AR9UITECTURA TPICA DE LOS SISTEMAS /ASADOS EN MICROPROCESADOR

M4dulosE/S

Con"er#idor A$D

C%

%&s de da#os

%&s de direcciones

%&s de con#ro'

SAL. DIGITALES

ENT. DIGITALES

SAL. ANAL(GICA

ENT. ANAL(GICA

MEMORIA

PROGRAMA)ROM*EPROM*RAM+

MEMORIA

DATOS)RAM+

UNIDADARITM,TICOL(GICA

)ALU+

REGISTROSINTERNOS

UNIDAD

DECONTROL

U.C.P.

Con"er#idor D$AN *-"as #D:D-1)

' *-"as #A:A'1)

3>

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#l A4 y A dispone de un bus de direcciones de 2A bits. #s capaz de direccionar

22A ; 3A2+ F ; 3M direcciones de memoria.

'os primeros 6$ salen con 4+A F< de memoria en 3@A. #n esta poca era muc0a memoria comparado con los ordenadores )ue 0abEa en el mercado. Se

consider )ue serEa suficiente.

#l 6$ tuvo demasiado ito y se desarroll muc0o soft*are )ue luego se )uiso )ue los siguientes

procesadores fueran compatibles con el soft*are.

#sto 0a 0ec0o )ue el mapa de memoria del A4 condicione todos los dems procesadores.

Cepresentacin de las direcciones:

con 2A dEgitos binarios con 5 dEgitos 0eadecimales: desde AAAAA 0asta -----.

ORGANI-ACI(N DE LA MEMORIA FAMILIA /0/1.

Memoriaconvencional

2$M!

2$M de video

Hrea

reservada

-0A

E

1/,E

/@-E

$AAAAI3333

AAAAA

B3333CAAAA

33333

A

-0A

?-,

1A0 Mapa de 2e2oria de' /0/1

3

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Jectores de interrupciones

-0AE

Me2oria con"enciona'

DKS

1E

Drivers

Command)com s=ell!

Pro(ramas 6 datos

Pro(ramas TS2

Jectores de interrupciones& punteros a drivers 6 soft>are en 2KM para usar=ard>are)

DKS& tama*o variable versi4n 6 confi()s6s!) Drivers& pro(ramas para #ue el S)K) use =ard>are) %os drivers se car(an en

el confi()s6s con LDEJ;CEL) ;mportantes en mantenimiento) Command)com& s=ell o int5rprete de comandos) TS2 Terminate and Sta6 2esident! pro(ramas residentes dosNe6" antivirus"

cac=e disco" compresi4n de disco" protocolos de red!) Jentajas einconvenientes)

Pro(ramas de usuario pro(ramas 6 datos!& lo #ue #ueda =asta -0A B)

Compatibilidad con DKS e8i(e respetar este mapa) 3@

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LA MEMORIA FISICA LOICA'a =nidad de %nterfaz con el

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$ada byte almacenado en la memoria se distingue de

cual)uier otro por)ue ocupa o tiene asignado una

direccin lgica /G'1. #l micro trabaja con direcciones

lgicas.

#l tamao del espacio de direccionamiento y su

organizacin dependen del numero de direcciones

lgicas y de lEneas de los buses ?< y G

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E+"'&*(:Microprocesador con 34 lEneas en bus de direcciones

y lEneas en el bus de datos /n ;34 y m ;31

#isten 234; 455"4 direcciones fEsicas.

$ada direccin fEsica tiene asignada una lgica /m;31 y

por cada direccin lgica eiste un byte.

#spacio de direccionamiento es de 34 Fbytes

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?lgunas cifrasJ..Milisegundo ; milsima de segundo

#l tiempo de acceso de los 7G suele ser de 3A a 2A

milisegundos.

8anosegundo ; mil millonsima de segundo#l tiempo de acceso a C?M suele ser de 5A a >A

nanosegundos.

Micron /micrmetro1 ; millonsima de un metro'os circuitos en los c0ips de una computadora suelen medirse

en micrones.

2"

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%as computadoras con muc=a memoria principalpueden correr pro(ramas m