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Objetivos Generales
Describir las partes constitutivas de la unidad central de procesamiento
Manejar las instrucciones que se ejecutan en la computadora.
Identificar, Clasificar y utilizar las instrucciones en programas desarrollados a bajo nivel.
INTRODUCCIÓN
Aunque la memoria se encuentre separada físicamente de la CPU, ambas están íntimamente relacionadas en el funcionamiento de la computadora.
INTRODUCCIÓN
De igual manera, nos basaremos en el Modelo Pequeño Hombre Computadora, para describir el uso del conjunto de instrucciones que maneja directa o indirectamente la memoria.
LOS COMPONENTES DE LA CPU
Desde el punto de vista conceptual, la CPU consta de tres componentes:
1. La ALU.2. La Unidad de Control.3. La Memoria.
LOS COMPONENTES DE LA CPU
La ALU es el componente de la CPU donde los datos se alojan temporalmente y tienen lugar los cálculos. Corresponde a la calculadora en nuestro modelo PHC utilizado.
DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA
00 500
01 199
02 500
…
97
97
98
99 123
Cesto de Entrada
Cesto de Salida
Pequeño Hombre
Computadora
123 Calculadora
Buzones
Botón de reinicio
05
Contador de ubicación de instrucciones
La Unidad de Control interpreta y controla la ejecución de las instrucciones. Lo hace siguiendo la secuencia de acciones que corresponden al ciclo de captación-ejecución.
LOS COMPONENTES DE LA CPU
El registro es una localidad individual e permanente de almacenamiento dentro del CPU que se utiliza con un propósito particular y definido.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
Sirve para guardar temporalmente un valor binario, para manipular y efectuar cálculos simples.
Los registros se distinguen de la memoria porque no son direccionados como una localidad de memoria.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
Los registros son componentes funcionales básicos de la CPU.
Ya nos familiarizamos con la calculadora y el contador de instrucciones en el modelo PHC.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
El registro equivalente a la calculadora es el acumulador y suelen haber varios en una CPU real y a veces se los conoce como registros de propósito general. Por lo general se encuentran formando parte de la ALU.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
En la Unidad de Control se encuentran algunos registros importantes:
Registro contador de programa
Registro Instrucción Registro Dirección de memoria Registro de datos de memoria
EL CONCEPTO DE REGISTRO
Además la UC contendrá registros de 1 bit, conocidos como banderas; los que permiten a la computadora realizar acciones de control sobre acciones especiales como: acarreo y desbordamiento, apagones y error interno de la computadora. Registros de estado.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
Una CPU típica contiene una interfaz de E/S que maneja los datos de Entrada y Salida en registros de entrada y salida que más adelante lo describiremos más detalladamente.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
La mayoría de los registros soportan tres tipos primarios de operación:
Almacenar datos provenientes de otros sitios
Pueden sumarse o restarse Pueden cambiarse o girares uno
o más bits a la derecha o izquierda.
EL CONCEPTO DE REGISTRO
La memoria real, como los buzones en el PHC, consta de celdas, cada una de las cuales puede albergar un solo valor y tiene una sola dirección.
Dos registros MAR y MDR sirven de interfaz entre el CPU y la memoria. Registro de búfer de memoria.
LA UNIDAD DE MEMORIA
LA UNIDAD DE MEMORIA
LA UNIDAD DE MEMORIA
Una analogía visual de la memoria
Capacidad de la Memoria. Existen dos factores que rigen la capacidad de memoria en una computadora.
La cantidad de bits de MDR. La cantidad de bits en el campo
de direcciones del conjunto de instrucciones.
LA UNIDAD DE MEMORIA
La instrucción LOAD:
PC MARMDR IR
IR[ADDRESS] MARA MDR
PC + 1 PC
EL CICLO DE INSTRUCCIONES CAPTAR-EJECUTAR
La instrucción ADD:
PC MARMDR IR
IR[ADDRESS] MARA + MDR APC + 1 PC
EL CICLO DE INSTRUCCIONES CAPTAR-EJECUTAR
El bus es la conexión física que posibilita la transferencia de datos de un lugar de la computadora a otro.
Podemos definir también a un bus como un conjunto de conductores eléctricos idóneos para llevar señales de la computadora a otro sitio.
BUSES
Las líneas de bus se agrupan en cuatro categorías generales:
datos dirección control y potencia.
BUSES
Además pueden existir: Bus punto a punto Bus multipuntos
BUSES
BUSES
Una instrucción esta formada por el código de operación y el campo de dirección.
En el campo de dirección puede contener una dirección de donde se obtienen datos o donde se guardan datos.
Otras veces no se usaba o indicaban donde debe continuar la instrucción.
FORMATOS DE LAS PALABRAS DE LAS INSTRUCCIONES
En las instrucciones que manipulan datos es preciso especificar al menos dos ubicaciones de los datos: una o más ubicaciones fuente y una ubicación destino, que pueden ser expresadas explícita o implícitamente.
FORMATOS DE LAS PALABRAS DE LAS INSTRUCCIONES
Por ejemplo la instrucción LOAD toma los datos del campo individual como la dirección fuente explícita. La dirección destino es implícita: el acumulador se usa como dirección destino.
FORMATOS DE LAS PALABRAS DE LAS INSTRUCCIONES
Las direcciones fuente y destino puede ser registros o localizaciones de memoria.
Se da el nombre de operandos a la fuente y al destino de los datos de una instrucción, tanto explícitos como implícitos.
FORMATOS DE LAS PALABRAS DE LAS INSTRUCCIONES
Casi todas las instrucciones de una computadora efectúan alguna clase de operación en uno o más valores de datos fuente, las cuales dan por resultado uno o varios valores de datos destinos. La operación puede consistir en mover o almacenar, en sumar o restar, en introducir o extraer datos,…
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES
Instrucciones relacionadas con el movimiento de datos (LOAD, STORE).
Instrucciones aritméticas. Instrucciones en lógica
booleana. Instrucciones para manipular
operandos simples Instrucciones para manipular
bits.
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES Instrucciones de desplazamiento y de
rotación.
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES Instrucciones para controlar el
programa.
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES
Instrucciones referentes a las pilas.
Instrucciones de datos múltiples.
CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES
PREGUNTAS DE REPASO
1. Una gran computadora moderna tiene un registro de direcciones de 36 bits, ¿cuánta memoria puede direccionar?
2. ¿Por qué hay dos registros relacionados a la memoria (MAR y MDR)?. Escriba sus equivalentes en PHC
3. Suponga que las siguientes instrucciones se encuentran en las siguientes localidades de memoria:20 LDA 5021 ADD 5150 72451 006
PREGUNTAS DE REPASO
Muestre los contenidos del IR, PC, MAR, MDR y de A en la conclusión de la instrucción 20
Muestre los contenidos de los registros conforme se van ejecutando los pasos del ciclo captar-ejecutar en la instrucción 21
PREGUNTAS DE REPASO
4. A medida que las palabras de la computadora van volviéndose más grandes aparece una ley de rendimientos decrecientes: la velocidad de ejecución de los programas de aplicación no aumenta y, de hecho, puede disminuir. En su opinión, ¿a qué se debe?
PREGUNTAS DE REPASO
