Acceso capítulo 9

Acceso al Capítulo 9
Resumen:
En este capítulo, dedicado a realizar una introducción a la estructura de computadores, se
describe el funcionamiento y diseño de las unidades centrales de un computador: unidad de
tratamiento (camino de datos), unidad de control, memoria; así como la organización de las
entradas/salidas. Según se analizan las distintas unidades se realiza el diseño del computador
CODE-2; para lo cual se utilizarán las técnicas de diseño lógico presentadas en los Capítulos 5
y 6. La descripción del presente capítulo corresponde al nivel de micromáquina, también
denominado nivel de transferencia entre registros o RTL (Register Transfer Level).
El diseño de cada unidad del computador se va a realizar de forma descriptiva e intuitiva
a partir de una descripción detallada explícita (caso por caso). No obstante, existen métodos
sistemáticos para el diseño de procesadores. Así, por ejemplo, a partir de una descripción
(denominada diagrama de máquina de estados algorítmica, ASM, Algorithm-State-Machine)
del comportamiento del procesador a nivel de micromáquina, se puede obtener de forma
sistemática su implementación de acuerdo con el modelo FSMD (máquina de estados finitos
con camino de datos, FSM with a Datapaph). De esta forma se puede diseñar un procesador
a partir de su repertorio de instrucciones. Es más, existen herramientas con las que a partir de
la descripción de la estructura o del comportamiento del sistema en un lenguaje de
descripción del hardware (HDL, Hardware Description Language), tal como VHDL
(Very High speed integrated circuits Hardware Desciption Language) o Verilog, se puede
obtener automáticamente su diseño físico, sin apenas la intervención del diseñador. En la
referencia [Dia02] puede encontrarse el diseño de CODE-2 utilizando estas técnicas.
Contenido:
9. El computador a nivel de micromáquina
9.1 La aritmética en el computador
9.1.1 Operaciones básicas con datos enteros
9.1.1.1 Representación en signo y magnitud
9.1.1.2 Representación en complemento a uno
9.1.1.3 Representación en complemento a dos
9.1.1.4 Representación en BCD
9.1.2 Implementación de la aritmética de enteros
9.1.2.1 Suma y resta
9.1.2.2 Multiplicación secuencial para enteros sin signo
9.1.2.3 División secuencial para enteros sin signo (con restauración)
9.1.3 Operaciones básicas con datos en coma flotante
9.1.4 Implementación de la unidad de coma flotante
9.2 Unidad de tratamiento
9.3 Unidad de control
9.3.1 Unidad de control cableada de CODE-2
9.3.1.1 Ciclo de la unidad de control
9.3.1.2 Microoperaciones a generar por la unidad de control
9.3.1.3 Implementación de la unidad de control cableada
9.3.2 Unidad de control microprogramada de CODE-2
9.4 Memoria
9.5 Organización de entradas/salidas
9.5.1 Controladores de E/S
9.5.2 Direccionamiento de puertos de E/S
9.5.3 Organización de E/S en CODE-2
9.5.4 Técnicas de transferencias de E/S
9.5.4.1 Control por medio de E/S programada
9.5.4.2 Control por medio de interrupciones
9.5.4.3 Controlador de acceso directo a memoria (DMA)
9.6 Panel de control de CODE-2
9.6.1 Puerto de estado/control del panel
9.6.2 Monitor de CODE-2
9.7 Conclusión
Ejercicios
Bibliografía