Introducción a los microprocesadores

,QWURGXFFLyQDORVµ3URFHVDGRUHV,
❚ 'HVFULSFLyQ'LVSRVLWLYRLQWHJUDGRGLJLWDOSURJUDPDEOH\GH
DFWXDFLyQVHFXHQFLDO
❚ ¢ 'RQGHHQFRQWUDPRVXQµSURFHVDGRU"
❙
❙
❙
❙
❙
(QFLPDGHODPHVD8QLGDG&HQWUDOGH3URFHVR&38
+RUQRPLFURRQGDV
6LVWHPDVGHFRQWUROGHDXWRPyYLOHV
7HOpIRQRFHOXODU
+DVWDHQ0DUWH
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1
,QWURGXFFLyQDORVµ3URFHVDGRUHV,,
❚ /yJLFD&DEOHDGD\/yJLFD3URJUDPDGD
❙ /yJLFDFDEOHDGD
❘ %DVDGDHQFLUFXLWRVLQWHJUDGRVOyJLFRV
❘ 8QLRQHVFDEOHDGDVHQWUHFLUFXLWRVFRQHFWRUHV
❘ &RPSRQHQWHVGLVFUHWRVQRLQWHJUDGRVUHVLVWHQFLDVFRQGHQVDGRUHV
❙ /yJLFDSURJUDPDGD
❘ µSURFHVDGRUHOHPHQWRVGHDOPDFHQDPLHQWR
❘ 3URJUDPD
❙ 9HQWDMDV
❘ )OH[LELOLGDG DODKRUDGHFDPELDUODIXQFLyQGHOVLVWHPD
❘ &RQVXPR\WDPDxRUHGXFLGRDOWUDWDUVHGHGLVSRVLWLYRVLQWHJUDGRV
❘ )DFLOLGDGHQODSXHVWDDSXQWRDOSRGHUFRQWDUFRQKHUUDPLHQWDVGHD\XGD
FRPRVLPXODGRUHV\GHSXUDGRUHV
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2
,QWURGXFFLyQDORVµ3URFHVDGRUHV,,,
❚ 9HUGDGHVVREUHXQµSURFHVDGRU
❙ 3HUPLWHHOWUDWDPLHQWRGHODLQIRUPDFLyQDOPDFHQDGDHQIRUPDGH
SURJUDPDGHLQVWUXFFLRQHV
❙ 6yORHQWLHQGHOHQJXDMHELQDULR/HQJXDMHPiTXLQD
%,78QLGDGPtQLPDGHLQIRUPDFLyQ
3DODEUD&RQMXQWRGHELWVTXHFRGLILFDQXQDLQIRUPDFLyQ
%\WH3DODEUDGHELWV
1LEEOH3DODEUDGHELWV
❙ 6yORKDFHORTXHOHGHFLPRV
❙ 6LQHPEDUJR/DVyUGHQHVHVWiQFRGLILFDGDVHQELQDULR
❙ 7RGRORTXHXQµSURFHVDGRUVDEHHVWiDOPDFHQDGRHQPHPRULDRHV
SURSRUFLRQDGRSRUXQGLVSRVLWLYRSHULIpULFR
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3
(YROXFLyQKLVWyULFD(1,$&
❚ (YROXFLyQKLVWyULFDHQORVµSURFHVDGRUHV
❙ -3UHVSHU(FNHUW\-RKQ0DXFKO\GHVDUUROODQ(1,$&
❘ )LQDQFLDGDSRUODDUPDGDGH((88
❘ [SLHVGHODUJR
❘ 3URJUDPDFLyQPDQXDOFDEOHV\
FRQPXWDGRUHV
❘ 'DWRV7DUMHWDVSHUIRUDGDV
❘ 7LHPSRGHSURJUDPDFLyQ
PHGLDKRUDXQGtD
❘ 7RQHODGDVGHSHVR
❘ .ZDWW'HFRQVXPR
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4
0RGHORGH9RQ1HXPDQQ
❙ -RKQ9RQ1HXPDQQHQWUDHQHOSUR\HFWR(1,$&
❘ 2EMHWLYR0HMRUDUODIRUPDGHLQWURGXFLUORVSURJUDPDV
❘ 3URSXHVWD&RPSXWDGRUGHSURJUDPDDOPDFHQDGR('9$&
(OHFWURQLF'LVFUHWH9DULDEOH$XWRPDWLF&RPSXWHU
Von Neumann y
Herman Goldstine
Eckert y Mauchly
❙ 81,9$&,3ULPHU
FRPSXWDGRUFRPHUFLDOGH
SURSyVLWRJHQHUDOPLOOyQ
GHGyODUHV
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5
2WUDVIHFKDVLPSRUWDQWHV
❙ %DUGHHQ%UDWWDLQ6KRFNOH\LQYHQWDQHOWUDQVLVWRU
❙ 5REHUW1R\FH-DFN.LUE\LQYHQWDQHOFLUFXLWRLQWHJUDGR
❙ ,%0LQWURGXFHHO,%0
❘ &UHyODLGHDGHPiTXLQDFRPSDWLEOHWRGDYtDHQXVRKR\HQGtD
❙ *RUGRQ0RRUHHVWLPyTXHHOQ~PHURGHWUDQVLVWRUHVFKLSVH
GXSOLFDEDFDGDPHVHV
❙ ,QWHOLQWURGXFHHOSULPHUµSURFHVDGRUPRQRSDVWLOOD
❙ ,QWHOLQWURGXFHHO%LOO*DWHHVWXGLDVHJXQGRFXUVR
HQOD8QLYHUVLGDGGH+DUYDUG
❙ 6WHYH-REV\6WHYH:R]QLDNVDFDQHODSSOH,,
❙ ,%0,QWHOUHYROXFLRQDQHOPXQGRGHORVFRPSXWDGRUHVFRQHO
[XWLOL]DQGRHO06'26
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6
/H\GH0RRUH
❚ /D OH\GH0RRUH8QDLQWHUHVDQWHWHQGHQFLD
❙ /DVSUHVWDFLRQHVVRQSURSRUFLRQDOHVDOQ~PHURGHWUDQVLVWRUHV
❙ 6HKDPDQWHQLGRGXUDQWHDxRV
❙ &UHFLPLHQWRH[SRQHQFLDO
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7
6HULH,%0
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8
$VSHFWRGHXQPLFURSURFHVDGRU
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9
$XPHQWRGHOQLYHOGH,QWHJUDFLyQ
❚ $XPHQWRGHOQLYHOGH,QWHJUDFLyQ
,QWHO
‡ 1~PHURGH7UDQVLVWRUHV
‡ )UHFXHQFLDGH)XQFLRQDPLHQWR0+]
,QWHO3HQWLXP,,
‡ 1~PHURGH7UDQVLVWRUHV!
‡ )UHFXHQFLDGH)XQFLRQDPLHQWR!0+]
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10
&RPSXWDGRUHV0RGHUQRV
❚ &RPSXWDGRUHVPRGHUQRV
$SSOH,,&DUDFWHUtVWLFDV
‡7LSRGHDOPDFHQDPLHQWR&LQWD0DJQpWLFD
‡0HPRULDLQWHUQD3RFRV.E\WHV
‡0RQLWRU$OIDQXPpULFR0RQRFURPR
3HQWLXP3UR&DUDFWHUtVWLFDV
‡7LSRGHDOPDFHQDPLHQWR'LVFR0DJQpWLFR)''
&'520
‡0HPRULDLQWHUQD0E\WHV
‡0RQLWRU´GH$OWDUHVROXFLyQ\EDMRFRQVXPR
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11
6LVWHPDPtQLPR
❚ 6LVWHPDµFRPSXWDGRUEDVDGRHQµSURFHVDGRU
5(/2-
••&38Controla
&38Controlaelelfuncionamiento
funcionamientode
delas
lasdemás
demás
unidades.
unidades.
••5(/2-
5(/2-Implica
Implicalalaejecución
ejecucióndel
delprograma
programade
de
forma
ordenada
y
sincronizada.
forma ordenada y sincronizada.
0(025,$
520
••0(025,$
0(025,$
& 38
81,'$'(6
( 6
µ3
3(5,)(5,&26
7(&/$'2
6(1625(6
021,725
,035(625$
7(/(7,32
0(025,$
5$0
••520
520Memoria
Memoriade
desólo
sólolectura.
lectura.Almacena
Almacenaelel
programa
programaaaejecutar.
ejecutar.
••5$0
5$0Memoria
Memoriade
delectura
lecturayyescritura
escriturapara
paraelel
almacenamiento
almacenamientode
dedatos
datosyyresultados.
resultados.
••(6
(6Controlan
Controlanlas
lastransferencias
transferenciascon
conlos
los
periféricos
de
E/S.
Actúan
como
adaptadores
periféricos de E/S. Actúan como adaptadores
(“,QWHUIDFHV”).
(“,QWHUIDFHV”).Tipos
Tiposde
detransmisión;
transmisión;Códigos;
Códigos;
Tasa
de
transferencia.
Tasa de transferencia.
••3(5,)(5,&26
3(5,)(5,&26Dispositivos
Dispositivosde
deEE/ /S.
S.
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12
'LVSRVLWLYRVSHULIpULFRV
❚ 'LVSRVLWLYRVSHULIpULFRV
❙ 'LVSRVLWLYRVGHFRPXQLFDFLyQ6LVWHPD8VXDULR
❘
❘
❘
❘
7HFODGR3HUVRQDOL]DGR+H[DGHFLPDOR([SDQGLGR
,PSUHVRUDV0DWULFLDO,Q\HFFLyQGHWLQWD/DVHUHWF
9LVXDOL]DFLyQ'LRGRV/HGV'LVSOD\VGHVHJPHQWRV0RQLWRUHV&57HWF
0HPRULDVH[WHUQDV)ORSS\'LVN +DUG'LVN HWF
❘
❘
❘
❘
7UDQVGXFWRUHV\VHQVRUHVSUHVLyQWHPSHUDWXUDKXPHGDGHWF
(OHPHQWRVGHFRQPXWDFLyQUHOpVVHPLFRQGXFWRUHVGHSRWHQFLDHWF
&RQYHUVRUHV$QDOyJLFRV'LJLWDOHV
&RQYHUVRUHV'LJLWDOHV$QDOyJLFRV
❙ 'LVSRVLWLYRVGHFRPXQLFDFLyQ6LVWHPD3URFHVRH[WHUQR
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13
6LVWHPDEDVDGRHQPLFURSURFHVDGRU
❚ 6LVWHPDµFRPSXWDGRUEDVDGRHQµSURFHVDGRU
0,&52&20387$'25
868$5,2
%86'(',5(&&,21(6
5(/2-
0(025,$
0(025,$
520
5$0
81,'$'
&38
3(5,)(5,&26
(6
XS
%86'('$726
%86'(&21752/
❙ 6LVWHPDGHEXVHVRUJDQL]DGRV,QWHUFRQH[LyQGHHOHPHQWRVDWUDYpV
GHORVEXVHV
❙ ,QIRUPDFLyQELQDULDWUDQVIHULGDDWUDYpVGHORVEXVHV
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6LVWHPDGHEXVHVRUJDQL]DGRV,
❚ 6LVWHPDGHEXVHV2UJDQL]DGRV
$
$
$
$
'(&2',),&$'25
'(',5(&&,21(6
0,&52352
&(6$'25
$
$
$
$
%86'(',5(&&,21(6
❙ %XVGHGLUHFFLRQHV &RQWLHQHODGLUHFFLyQORFDOL]DFLyQGHOGDWRHQ
PHPRULDHQWUHHOµSURFHVDGRU\ODPHPRULD8QLGLUHFFLRQDO
❙ $QFKRWtSLFRGHELWV!SRVLFLRQHVGHPHPRULD&DGD
Q~PHURVHUHILHUHDXQDSRVLFLyQGHPHPRULD
❙ &DGDSRVLFLyQGHPHPRULDDOPDFHQDXQE\WHELWVRXQDSDODEUD
ELWV
5HDG
:ULWH
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3DODEUD
3DODEUD
3DODEUD
0(025,$
5$0
&V
%86'('$726
15
6LVWHPDGHEXVHVRUJDQL]DGRV,,
❙ %XVGHGDWRV 7UDQVILHUHODLQIRUPDFLyQHQELQDULRHQWUHHO
µSURFHVDGRU\RWUDVXQLGDGHVH[WHUQDVPHPRULDR(6%LGLUHFFLRQDO
❙ 7DPDxRWtSLFRyELWV
❙ 7DPDxRUHODFLRQDGRFRQHODQFKR
GHSDODEUDHQODPHPRULD
❙ 5HODFLRQDGRGLUHFWDPHQWHFRQODV
SUHVWDFLRQHVGHOVLVWHPD$PD\RU
DQFKRPHQRVDFFHVRVDPHPRULD
0,&52352
&(6$'25
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'
'
'
'
'
'
'
'
16
6LVWHPDGHEXVHVRUJDQL]DGRV,,,
❙ %XVGHFRQWURO &RQWLHQHODVVHxDOHVGHFRQWUROHVSHFtILFDVSDUD
FRQWURODU\FRRUGLQDUODVRSHUDFLRQHVGHOµSURFHVDGRU
❙ (MHPSOR6HxDO5HDG
5HDG
❘ (MHFXWDXQFLFORGHOHFWXUD
❙ 6HxDO:ULWH
❘ (MHFXWDXQFLFORGHHVFULWXUD
❙ 6HxDOVLPSOH5HDG:ULWH
❙ 2WUDVVHxDOHV,QWHUUXSFLRQHV5HVHW
'HUHORMHWF«
:ULWH
,20
0,&52352
&(6$'25
5HVHW
,175
5HDG\
6(f$/'(5(/2-
❚ (VTXHPDJHQHUDO
❙ 6HxDOHVGHUHORM
❙ $OLPHQWDFLyQ
%86'('$726
;Q%LWV
0,&52352
&(6$'25
%86'(&21752/
%86'(',5(&&,21(6
;P%LWV
9&&
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
$/,0(17$&,Ï1
17
$UTXLWHFWXUD,QWHUQD,
❚ $UTXLWHFWXUDLQWHUQD8QLGDGGH&RQWURO 5XWDGH'DWRV
❙ 7UDQVIHUHQFLDPHPRUL]DFLyQ\SURFHVDPLHQWRGHODLQIRUPDFLyQ
❙ 7LSRVGHLQIRUPDFLyQ
'DWRV
%86'( '$726 ,17(512
,QVWUXFFLRQHV\
5,
5
'LUHFFLRQHV
81,'$'
❙ (MHPSOR/'$
HUE\WH&2/'$
R E\WH$+ HUE\WH$/ %86'(&21752/
FF
%86'(
',5(&&,21(6
81,'$'
'(
&21752/
$5,70e7,&2
/Ï*,&$
%86'( '$726
$&808/$'25$
&217$'25'(
352*5$0$
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
18
$UTXLWHFWXUD,QWHUQD,,
❚ 8QLGDGGH&RQWURO
❘ /HFWXUDGHO&2RSFRGH
❘ *HQHUDFLyQGHODV
VHxDOHVGHFRQWURO
,QVWUXFFLyQ
❙ ,QWHUSUHWDODVLQVWUXFFLRQHV\JHQHUDODVVHxDOHVGHFRQWURO
µyUGHQHV
❙ 3DVRVDUHDOL]DU
%86'('$726
&2RUGHQ
23GDWR
0(025,$
❙ *HVWLRQDODDFHSWDFLyQGH
FRPDQGRVLQWURGXFLGRVD
WUDYpVGHOEXVGH&RQWURO
❙ 2WUDVRSHUDFLRQHV,QFUHPHQWDUHO
FRQWDGRUGHSURJUDPD
❙ 7LSRV&DEOHDGD0LFURSURJUDPDGD
'(&2',),&$'25
,16758&&,21(6
81,'$'
'(
&21752/
6HxDOHVGH
&RQWURO
,QGLFDGRUHV
GHHVWDGR
5(/2-
φ1
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
µ3
5,
φ2
19
$UTXLWHFWXUD,QWHUQD,,,
❚ 8QLGDG$ULWPpWLFR/yJLFD
%86'('$726,17(512
❙ 2SHUDFLRQHVPiVFRPXQHV
❘ 6XPD\UHVWDDULWPpWLFDV
❘ 2SHUDFLRQHVOyJLFDVERROHDQDV
❘ 2SHUDFLRQHVGHGHVSOD]DPLHQWR
\ URWDFLyQ
❙ 7LSRVGHRSHUDFLRQHV
&RPDQGRV
GHRSHUDFLyQ
SURFHGHQWHVGH
OD8QLGDGGH
&RQWURO
❘ 6REUHXQGDWR!5HJ$FXPXODGRU
❘ 6REUHGRVGDWRV!5HJLVWUR\0HPRULD
❙ 5HJLVWURVLPSOLFDGRV
$&808/$'25
81,'$'
$5,70(7,&2
/2*,&$
5&&
❘ $FXPXODGRU'DWR\5HVXOWDGR
❘ 5HJLVWURGH&RQGLFLRQHV,QIRUPDFLyQVREUHOD~OWLPDRSHUDFLyQUHDOL]DGD
HQOD$/8,QGLFDGRUHV
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
20
'LUHFFLRQDPLHQWR&RQWDGRUGH3URJUDPD
❚ 'LUHFFLRQDPLHQWRGHODPHPRULDGHSURJUDPD
❙ &RQWDGRUGH3URJUDPD&RQWLHQHOD
GLUHFFLyQGHODVLJXLHQWHLQVWUXFFLyQ
D HMHFXWDU
❙ $FFLRQHVVREUHHO3&
6HxDOGH
,QFUHPHQWR
$$
&217$'25'(
352*5$0$
3&
❘ ,QFUHPHQWRGHOFRQWHQLGRGHO3&
❘ &DUJDUHO3&FRQXQQXHYRYDORULQVWUXFFLRQHVGHVDOWR
%86'(
',5(&&,21(6
%LWV
❙ (MHPSOR6LVWHPDGHELWV
'LUHFFLyQ
'LUHFFLyQ
'LU $$$$$$$ $ $ $ $ $ $ $ $ $
+
+
))))+
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
21
6HFXHQFLD2SHUDWLYD(MHPSOR
❚ 'HVDUUROORGHXQDVHFXHQFLDRSHUDWLYDGHQWURGHO
µSURFHVDGRU
',5(&&,Ï1
0(025,$
❙ 6XPDUGRVQ~PHURV; H <
GHMDQGRHOUHVXOWDGRHQ=
❙ ; < \ = FRUUHVSRQGHQHQHO
SURJUDPDFRQODVVLJXLHQWHV
GLUHFFLRQHVGHPHPRULD
❘ ;
❘ <
❘ =
+
+
(+
❙ &LFORGH)HWFK
❙ &LFORGH(MHFXFLyQ
0000
0001
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0008
0009
000A
000B
000C
000D
000E
000F
0010
0011
0012
Calculadoras 6º Eléctricos E.T.S.I.I. Introducción a los microprocesadores
CARGAR
11
00
SUMA
12
00
ALMACENA
0E
00
STOP
Z
X
Y
CO 1a Instrucción
Byte bajo de la dirección
Byte alto de la dirección
CO 2a Instrucción
Dirección del 2o dato
CO 3a Instrucción
Dirección del resultado
CO 4a Instrucción
Resultado
1er Sumando
2o Sumando
22
&DUDFWHUtVWLFDVGHORVµSURFHVDGRUHV
❙ &DUDFWHUtVWLFDV+DUGZDUH
µSURFHVDGRU %XVGH'DWRV &LFORGH,QVW 'LUHFFLRQHV )DEULFDQWH
8080
8085
2650
Z-80
8086
68000
8 bits
8 bits
8 bits
8 bits
16 bits
16 bits
1.5 ns.
0.8 ns.
1.5 ns.
1 ns.
0.4 ns.
0.5 ns.
64 K
64 K
32 K
64 K
1M
16 M
Intel
Intel
Signetics
Zilog
Intel
Motorola
❙ &DSDFLGDGGH,QWHUUXSFLyQ1~PHURV\QLYHOHVGHLQWHUUXSFLyQ
❘ )DPLOLDGHSHULIpULFRV
❘ 1~PHURGHDFXPXODGRUHV
❙ &DUDFWHUtVWLFDV6RIWZDUH
❘ -XHJRGH,QVWUXFFLRQHV
❘ 2SWLPL]DFLyQGHOMXHJRGHLQVWUXFFLRQHV
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23
,QWURGXFFLyQDOWHUFHUHVWDGR,
❚ 'LVSRVLWLYRVOyJLFRVWULHVWDGRV
❙ 6LVWHPDGHEXVHV
FRPSDUWLGRV3UREOHPDV
❘ 6XSHUSRVLFLyQGHORVGDWRV
SURFHGHQWHVGHFDGD
XQLGDG
❘ $XPHQWRGHODFDUJDHQ
ORVEXVHVGHOVLVWHPD
0(025,$
6
2
&
,
5
()
,
5
(3
%86'(',5(&&,21(6
&38
81,'$'
µ3
(6
'(
%86'('$726
❙ 6ROXFLyQ
❘ 1HFHVLGDGGHXQWHUFHUHVWDGRTXHLPSOLTXHODGHVFRQH[LyQGHOHOHPHQWR
GHORVEXVHV
❘ 7HUFHUHVWDGR(VWDGRLQDFWLYRRGHDOWDLPSHGDQFLD
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24
,QWURGXFFLyQDOWHUFHUHVWDGR,,
❚ (VWUXFWXUDGHEXVHVFRPSDUWLGRV(OWHUFHUHVWDGR
❙ 'HVFRQH[LyQWRWDOGHORVEORTXHV
QRLPSOLFDGRVHQODWUDQVIHUHQFLD
❙ 8VRGHEXIIHUVWULHVWDGR
%/248('((/(0(172675,(67$'26
Vo
&6
,Q
2XW
; '(6&21(;,Ï1
µ3URFHVDGRU
V+
' ' ' '
' ' ' ' '
'
'
'
'
'
'
'
&6(175$'$
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&66$/,'$
%86'('$726
25