PROCESADOR DIGITAL ESPECIALIZADO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA DE SISTEMAS 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital Especializado La utilización de los sistemas secuenciales sincronos de control en combinacion con un operador aritmetico y logico elemental, ha permitido el diseño de: sistemas digitales de procesos sincronos especializados o procesadores digitales especializados. Este tiene una estructura cuyo diagrama de bloques se presenta en la Figura 1. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital Especializado Figura 1.- Diagrama en bloques de un procesador digital especializado 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Unidad de Memoria Es un sistema secuencial sincrono formado por biestables que almacenan los datos procedentes del exterior y los resultados parciales y finales del proceso. Biestable Elemento básico: almacena un bit de información. Señales de control: · Puesta a 0 · Puesta a 1 · Complementación. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Unidad de Memoria Si el numero de datos y resultados es pequeño, se utilizan registros de entrada y salida en paralelo, disponibles en circuitos integrados de escala de integracion media (MSI). Señales de control · Puesta a 0 · Puesta a 1 · Complemento · Desplazamiento · Etc. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Unidad de Memoria Si por el contrario, dicho numero es elevado, se utilizan unidades de memoria en la que los elementos biestables se agrupan, constituyendo diferentes estructuras. Operaciones realizadas: Lectura Escritura 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Unidad Aritmetica y Logica (ALU) Es un circuito combinacional, que recibe la informacion procedente de la memoria. Realiza con ellos las operaciones adecuadas: Transferencias Aritmeticas y Logicas. Devuelve los resultados obtenidos. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Unidad de Control Gobierna la Unidad de Memoria y la ALU, constituida por un sistema secuencial sincrono, que por lo general esta construido en base a puertas logicas interconectadas entre si. En principio la unidad se control se encuentra en un estado inicial, luego de recibir la orden en forma de pulsos de reloj cambia de estados en una forma sincrona siguiendo un diagrama de flujo. En cada estado la unidad de control genera las correspondientes señales de control adecuadas para que la unidad de memoria y la ALU realicen las operaciones apropiadas. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital Especializado Este sistema tiene un gran inconveniente: Si se desea cambiar las especificaciones de funcionamiento, necesariamente se debe realizar modificaciones en la unidad de control. Que implica: Modificacion en el cableado de las puertas logicas. Cambio de toda la placa impresa en las que estan conectadas las puertas logicas. Lo que resulta demasiado costoso, de aquí nace la necesidad de realizar unidades de control programables. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Todo lo expuesto suscito el interes por realizar unidades de control programables que reciban desde el exterior las instrucciones que deberian ejecutar. Para ello la unidad de control ha de recibir una secuencia de instrucciones que indiquen las sucesivas operaciones a realizar en lugar de una simple orden externa de operación. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Dichas instrucciones se almacenaran en una unidad de memoria externa de instrucciones. Por lo tanto, el diagrama de bloques de un sistema digital de proceso programable o de proposito general se muestra en la Figura 2. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Figura 2.- Diagrama en bloques de un procesador digital de proposito general 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Estos sistemas se diferencian de los procesadores especializados exclusivamente por la existencia de una unidad de memoria para instrucciones. Los sistemas digitales de proceso programable reciben el nombre de computadores u ordenadores. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Una unidad programable tiene dos estados: Un estado fetch o estado de busqueda, en la cual genera los impulsos adecuados para leer la instrucción contenida en la memoria Un estado Execute o de ejecucion, en el cual se generan los impulsos necesarios para ejecutar las instrucciones. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Como se puede observar, para cambiar las especificaciones de operación solamente se deben cambiar las instrucciones situadas en la memoria externa. Esto hace que los sistemas digitales de proposito general sean idoneos cuando el numero de instrucciones que debe ejecutar es elevado. Las instrucciones son combinaciones de bits que indican a la unidad de control la operación que deben realizar. Por otra parte, los datos tambien son codificados en un formato binario. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Como los datos e instrucciones residen en la memoria en formato similar, se pueden almacenar en la misma memoria. De esta manera se obtiene una estructura como muestra el esquema de bloques de la Figura 3. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Figura 2.- Procesador digital programable o computador 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General En estos sistemas es necesario elegir la estructura mas adecuada para la unidad de memoria, en muchas ocaciones la unidad de control tendra que leer o escribir informacion en cualquier posicion de memoria. Por ello la estructura mas adecuada para la memoria de datos e instrucciones de un sistema de proceso programable es la de acceso aleatorio. Los datos externos y resultados parciales han de memorizarse en una memoria de acceso aleatorio de escritura/lectura o activa. (RAM). 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Las instrucciones se pueden tambien almacenar: en una memoria activa Pero en casos en que no tengan que ser modificados se utiliza: una memoria de acceso aleatorio de solo lectura (ROM, PROM, EPROM, etc.) 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General UNIDADES DE MEMORIA RAM : (Random acces memory) Esta memoria llamada Memoria de Acceso Aleatorio, se entiende mejor si interpretamos su nombre de la siguiente forma "cualquier acceso a memoria toma el mismo tiempo". ROM : (Read only memory) Es de solo lectura viene con sus datos grabados desde fábrica. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General SAM : Esta memoria de acceso secuencial se puede entender como el antónimo de la memoria RAM ya que en el caso de la SAM el tiempo de acceso a los datos depende de donde están ubicados. Un ejemplo de este tipo de memoria lo constituyen las cintas de música (Cassette). PROM : Esta es una ROM programable, también llamada OTP (One Time Programming). Sin embargo esta programación sólo se puede hacer una sola vez. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General EPROM : La principal característica de esta memoria es que puede ser programable como la PROM pero con la ventaja de ser borrable por medio de un proceso fotoquimico (Luz Ultravioleta). EEPROM : Al igual que la EPROM esta memoria puede ser borrable, sin embargo, presenta la ventaja adicional de que no tiene que ser expuesta a luz ultravioleta (ahorrando tiempo y mejorando la comodidad). Esta memoria es borrable por medios eléctricos. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE

Procesador Digital de Proposito General Hasta aquí se ha hecho una descripcion muy basica de la configuracion de los sistemas digitales de procesos programables conocidos mas por el nombre de computadores u ordenadores. Sin embargo es necesario ampliar tal descripcion con el objeto de tener una vision completa de la configuracion del computador. 9/21/2018 INF2207 - HARDWARE