MICROPROCESADORES. COMPONENTES. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 1 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. COMPONENTES DE LA CPU Unidad Aritmético Lógica ( A.L.U. ) • Circuitería que realiza operaciones aritméticas y lógicas. Unidad de Control ( U.C. ) • Control de los distintos elementos hardware. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 2 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. A.L.U (UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA) Su función es de tipo aritmético y lógico (realizar sumas, restas, comparaciones). Elementos principales: CIRCUITO OPERACIONAL (C.O): Realiza la operación con los datos que están en los dos registros de entrada. Cada operación tiene un código asociado. La ALU recibe este código mediante microórdenes, activando sus circuitos. REGISTROS DE ENTRADA (REN-1 o REN-2): Almacena los datos con los que se va a operar. También almacenan rdos intermedios. ACUMULADOR: Acumula los resultados de las operaciones. REGISTRO DE ESTADO (REG): Guarda el estado de la última operación realizada, estado que se tiene en cuenta en operaciones sucesivas (será +,-,/,*,<,>...). Guarda solamente 1 y 0 (componente biestable) y se le llama FLAG (o bandera). Se divide en 8 registros identificadores. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 3 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. OPERACIONES EN LA A.L.U Realiza una serie de operaciones definidas de antemano. Estas se componen normalmente de: • Código de operación. • • Secuencia de bits que determinan la operación a realizar. Operandos. • Datos sobre los que se efectuará la operación anterior. Según número de operandos tenemos: • • Operadores monódicos: • Solo admiten un operador. (Ejemplo cambio de signo) Operadores Diádicos: • Admiten dos operadores (Ejemplo: Suma, Resta,…) IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 4 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. U.C. (UNIDAD DE CONTROL) Su función es gobernar o sincronizar todas las operaciones del sistema, dando órdenes precisas al resto de dispositivos. Elementos fundamentales de la UC: IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 5 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. Elementos fundamentales de la UC: RELOJ: Sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de una instrucción. REGISTRO DE INSTRUCCIONES: Almacena la instrucción que se va a ejecutar. En él se almacena un "código de operación" y un "campo de dirección". CODIGO DE OPERACIÓN: Indica a la UC el tipo de operación a realizar por el operador. CAMPO DE DIRECCIONES: Direcciones de memoria de los datos que intervienen en la instrucción. DECODIFICADOR : Extrae y analiza el código de operación y emite las señales necesarias para su ejecución a través del secuenciador. CONTADOR DE PROGRAMA (C.P): Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Se incrementa de uno en uno, excepto cuando sea una instrucción de salto. SECUENCIADOR: Es el que genera las ordenes elementales (microordenes) para que se vaya ejecutando la instrucción cargada en el R.I.M. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 6 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. MEMORIA CENTRAL Dispositivo donde esta almacenado la información. Pueden ser datos o programas. REGISTRO DE DIRECCIONES DE MEMORIA (RDM): Contiene la dirección de memoria a la que queremos acceder para escribir o leer. SELECTOR DE MEMORIA (SM): Tiene dos funciones: • LECTURA: Accede al dato de la memoria, señalado por el RDM y lo almacena en el RIM. • ESCRITURA: Accede a la posición indicada por el RDM y almacena allí el contenido del RIM. REGISTRO DE INTERCAMBIO DE MEMORIA (RIM): Contendrá la información leída o a almacenar en memoria. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 7 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. BUSES DE COMUNICACION BUS DE DATOS: Transfiere tanto datos como instrucciones desde la CPU al exterior. Solo se transfiere un dato. BUS DIRECCIONES: Transfiere la dirección de memoria con la cual vamos a trabajar, puede tener una anchura de 16 bits, 20 bits y 32 bits (cuanto mas grande, mas rápido). BUS DE CONTROL: Controla la conexión entre los distintos elementos del sistema. Su control es sobre los periféricos, sobre datos y sobre direcciones. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 8 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. FASES DE CARGA DE INSTRUCCIONES IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 9 Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. Fases de carga de una instrucción Ciclo de instrucción: Conjunto de acciones que se lleva a cabo en la realización de una instrucción Fases Cada ciclo de instrucción se compone de dos fases: 1.- Búsqueda de la instrucción: Donde se transfiere la instrucción desde la memoria central a la unidad de control. Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 10 2.- Ejecución de la instrucción: Que realiza todas las acciones que conlleva la propia instrucción. FASES DE BÚSQUEDA Y EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCION: Unidad de control A.L.U Circuito Operacional Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 11 Memoria Central FASE DE BÚSQUEDA DE UNA INSTRUCCION PASO1: La UC envía una microorden para que el contenido del registro del contador de programa (CP), que contiene la dirección de la siguiente instrucción a procesar, sea transferido al registro de dirección de memoria (RDM). PASO2: El selector extrae de la memoria dicho dato depositándolo en el registro de intercambio de memoria (RIM). PASO3: El registro de intercambio de memoria (RIM), transfiere los datos que se están procesando al registro de instrucciones (RI). PASO4: El decodificador recibe la instrucción y la analiza, quedando dispuesto para la activación del circuito operacional de la ALU e informando al secuenciador. Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 12 PASO5: El CP se incrementa en 1 (o salta a la dirección de memoria que se quiere ejecutar). FASE DE EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN 1: Se transfiere la dirección del primer operando desde el registro de instrucciones (RI) al registro de direcciones de memoria (RDM). 2: El selector de memoria (SM) extrae de la memoria dicho dato y lo deposita en RIM. 3: Se transfiere el dato que esta en el RIM al registro de entrada numero 1 (REN-1) de la ALU. 4: La dirección del segundo operando se transfiere desde el RI al RDM. 5: El selector extrae dicho dato de la memoria y la deposita en el RIM. 6: Se lleva este operando desde el RIM al registro de entrada 2 (REN-2). 7: El secuenciador envía una microorden a la ALU para que gestione los datos que están en el registro de entrada 1 (REN-1) y en el registro de entrada 2 (REN-2), que almacene el estado en el registro de estado (RE) y el resultado en el acumulador. 8: El resultado es enviado desde el acumulador al registro de intercambio de memoria (RIM). 9: Se transfiere del RI al RDM la dirección donde ha de almacenarse el resultado de la memoria. Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 13 10: El selector de memoria (SM) se sitúa en la dirección de memoria indicada por el RDM. El RIM envía el dato a esa dirección para almacenarlo. x Fase de Búsqueda Fase de Ejecución Bus Datos Control 1 2 RDM Dirección 3 11 Dirección donde almacenar Rdo. 12 7 1 Dirección 1er operando 6 Datos 4 3 RIM 5 Secuenciador Ordena ejecución de la instrucción (ALU) RI 7 13 Memoria principal Auto incremento 5 Dir 2º operando 2 9 CP 6 Se transfiere Rdo. A posición indicada por RDM Decodificador 8 2º operando 4 1er operando Interpreta/analiza La instrucción del RI 10 Envío de resultado ALU Acumulador Autor: J.M.Márquez. Rev. Ricardo Fdez. IES. "Martín Rivero". Act.: 10/09/2016 Resultado parcial 14 x Bus Direcciones
