ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR INTEGRANTES: CASTRO MYCHAEL ALVEAR NELSON FLORES DANILO RODRIGUEZ CARLOS IZQUIERDO HARRY INTEGRANTES: CASTRO MYCHAEL ALVEAR.

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1 ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR INTEGRANTES: CASTRO MYCHAEL ALVEAR NELSON FLORES DANILO RODRIGUEZ CARLOS IZQUIERDO HARRY INTEGRANTES: CASTRO MYCHAEL ALVEAR NELSON FLORES DANILO RODRIGUEZ CARLOS IZQUIERDO HARRY

2 MICROPROCESADOR El microprocesador (o simplemente procesador ) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria

3 Funcionamiento El microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante. El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal.

4 Fases  Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.  Fetch, envío de la instrucción al decodificador  Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.  Lectura de operandos (si los hay).  Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.  Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.  Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.  Fetch, envío de la instrucción al decodificador  Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.  Lectura de operandos (si los hay).  Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.  Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.

5 Rendimiento HERTZ= CICLOS POR SEGUNDO MEGAHERTZ= UN MEGA CICLOS POR SEGUNDO. El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo. El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.

6 Arquitectura El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control.

7 Encapsulado : es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base. Memoria caché : es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos.

8 Coprocesador matemático : unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Registros : son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador.

9 Memoria : es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Puertos : es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono.

10 Fabricación Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un mono cristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm por hora) se va formando el cristal.

11 MICROCONTROLADOR Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU ) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un micro controlador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

12 Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un consumo de baja potencia (mW o microvatios). Por lo general, tendrá la capacidad para mantener la funcionalidad a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción, el consumo de energía durante el estado de reposo (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser sólo nanovatios, lo que hace que muchos de ellos muy adecuados para aplicaciones con batería de larga duración.

13 CARACTERISTICAS Los microcontroladores son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación.

14 RENDIMIENTO Hay varios factores que determinan el funcionamiento de un microcontrolador, incluyendo tamaño, velocidad de reloj, tamaño del bus de datos y la función de los periféricos. Debido a que los microcontroladores son a menudo diseñados para aplicaciones específicas, puede ser difícil comparar el rendimiento entre dispositivos. La cantidad de procesamiento que puede ser llevado a cabo por un microcontrolador se llama "rendimiento". El rendimiento se ve influenciado por factores tales como la velocidad de reloj del procesador, tamaño de bus de datos interno y la velocidad, y el tamaño de palabra.

15 CICLO DE INSTRUCCION

16 Un ciclo de instrucción (también llamado ciclo de fetch-and-execute o ciclo de fetch-decode-execute en inglés) es el período que tarda la unidad central de proceso (CPU) en ejecutar una instrucción de lenguaje máquina. Comprende una secuencia de acciones determinada que debe llevar a cabo la CPU para ejecutar cada instrucción en un programa. Cada instrucción del juego de instrucciones de una CPU puede requerir diferente número de ciclos de instrucción para su ejecución. Un ciclo de instrucción está formado por uno o más ciclos máquina.

17 Secuencia de acciones del ciclo de instrucción

18 1. Buscar la instrucción en la memoria principal Se vuelca el valor del contador de programa sobre el bus de direcciones. Entonces la CPU pasa la instrucción de la memoria principal a través del bus de datos al Registro de Datos de Memoria (MDR). A continuación el valor del MDR es colocado en el Registro de Instrucción Actual (CIR), un circuito que guarda la instrucción temporalmente de manera que pueda ser decodificada y ejecutada. 1. Buscar la instrucción en la memoria principal Se vuelca el valor del contador de programa sobre el bus de direcciones. Entonces la CPU pasa la instrucción de la memoria principal a través del bus de datos al Registro de Datos de Memoria (MDR). A continuación el valor del MDR es colocado en el Registro de Instrucción Actual (CIR), un circuito que guarda la instrucción temporalmente de manera que pueda ser decodificada y ejecutada.

19 2. Decodificar la instrucción El decodificador de instrucción interpreta e implementa la instrucción. El registro de instrucción (IR) mantiene la instrucción en curso mientras el contador de programa (PC, program, counter) guarda la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ser ejecutada. 2. Decodificar la instrucción El decodificador de instrucción interpreta e implementa la instrucción. El registro de instrucción (IR) mantiene la instrucción en curso mientras el contador de programa (PC, program, counter) guarda la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ser ejecutada.

20 3. Ejecutar la instrucción A partir del registro de instrucción, los datos que forman la instrucción son decodificados por la unidad de control. Ésta interpreta la información como una secuencia de señales de control que son enviadas a las unidades funcionales relevantes de la CPU para realizar la operación requerida por la instrucción. 3. Ejecutar la instrucción A partir del registro de instrucción, los datos que forman la instrucción son decodificados por la unidad de control. Ésta interpreta la información como una secuencia de señales de control que son enviadas a las unidades funcionales relevantes de la CPU para realizar la operación requerida por la instrucción.

21 4. Almacenar o guardar resultados El resultado generado por la operación es almacenado en la memoria principal o enviado a un dispositivo de salida dependiendo de la instrucción. Basándose en los resultados de la operación, el contador de programa se incrementa para apuntar a la siguiente instrucción o se actualiza con una dirección diferente donde la próxima instrucción será recogida. 4. Almacenar o guardar resultados El resultado generado por la operación es almacenado en la memoria principal o enviado a un dispositivo de salida dependiendo de la instrucción. Basándose en los resultados de la operación, el contador de programa se incrementa para apuntar a la siguiente instrucción o se actualiza con una dirección diferente donde la próxima instrucción será recogida.