Arquitectura Von Neumann Profesora Yasna Meza Hidalgo mailto: ymeza@ubiobio.cl

Profesora. Yasna Meza Hidalgo 1945 – John Von Neumann John von Neumann escribe su borrador sobre la arquitectura de los computadores el cual sirve de base al concepto actual de computador. Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Arquitectura de Von Neumann Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

La CPU de von Neumann Flags Registros del Procesador Bus de control ALU: Arithmetic Logic Unit Arithmetic Logic Circuits Bus de datos Registros del Procesador AC Main Memory DR Control Unit Bus de control AR PC IR Control Circuits C0 C1 Devices ... C2 C12 Bus de direcciones Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Profesora. Yasna Meza Hidalgo Ciclo de instrucción PROCESA BEGIN CPU ACTIVA? {DR M(AR)} AR DR(ADR) READ M AC DR AC=0 WRITE M AC + DR AC ^ DR PC SHIFT AC RSHIFT COMP JmZ JMP AND ADD STR LD SI FIN NO DECODIFICACION FETCH DE OPERANDO AR PC READ M PC PC + 1 IR DR(OPCODE) DECODE OPCODE FETCH INSTRUCCION 0 1, 2 3 4 5, 6 7 5 6, Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Estructura de un computador Arquitectura de Von Neumann Unidad central de proceso CPU Dispositivos periféricos Unidad de control UC Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Simulación de la memoria DIRECCIÓN CONTENIDO 01h Valor 1 02h VACÍO 03h Valor 2 … 0Fh Valor K MD[02h] MD[0Fh] Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Nuestras Instrucciones Instrucciones de Transferencia de Datos lda #Num lda Dir lda [Dir] str Dir rda Dir wrt AC  Num AC  MD[Dir] AC  MD[[Dir]] MD[Dir]  AC MD[Dir]  Teclado Monitor  AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Nuestras Instrucciones Instrucciones Aritméticas y Lógicas Todas las operaciones asumen que el primer operando está almacenado en el Acumulador add #Num add Dir add [Dir] sub #Num sub Dir sub [Dir] mul #Num mul Dir mul [Dir] div #Num div Dir div [Dir] sqr and Dir or Dir not AC  AC + Num AC  AC + MD[Dir] AC  AC + MD[[Dir]] AC  AC - Num AC  AC - MD[Dir] AC  AC - MD[[Dir]] AC  AC * Num AC  AC * MD[Dir] AC  AC * MD[[Dir]] AC  AC / Num AC  AC / MD[Dir] AC  AC / MD[[Dir]] AC  raíz(AC) AC  AC and Dir AC  AC or Dir AC  negación AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Nuestras Instrucciones Instrucciones de transferencia de control jmp Dir_p jmz Dir_p jml Dir_p PC  Dir_p Si (AC = 0) entonces PC  Dir_p Si (AC < 0) entonces PC  Dir_p Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #15 02h wrt 03h end La máquina comienza ejecutando la primera instrucción que aparece. Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR lda # 15 PC 02h 01h lda #15 02h wrt 03h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 15 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR wrt PC 03h 01h lda #15 02h wrt 03h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 15 15 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR end PC 04h 01h lda #15 02h wrt 03h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 15 15 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end La máquina comienza ejecutando la primera instrucción que aparece. Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR rda 10h PC 02h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos DIRECCIÓN DATO 01h … 10h VALOR LEIDO 11h 99h Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR rda 11h PC 03h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos DIRECCIÓN DATO 01h … 10h 29 11h VALOR LEIDO 99h Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR lda 10h PC 04h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 29 DIRECCIÓN DATO 01h … 10h 29 11h 6 99h Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR add 11h PC 05h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 29 DIRECCIÓN DATO 01h … 10h 29 11h 6 99h AC 35 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR wrt PC 06h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 35 35 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR end PC 07h 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Unidad central de proceso CPU Unidad de control UC Aritmética y lógica ALU PC IR AR AC DR de Memoria E/S Dispositivos periféricos AC 35 35 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? ¿Existe otra alternativa de realizar este programa? 01h rda 10h 02h rda 11h 03h lda 10h 04h add 11h 05h wrt 06h end Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h La máquina comienza ejecutando la primera instrucción que aparece. Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU Dispositivos periféricos Unidad de control UC Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S IR lda #0 PC 02h AC PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU IR wrt Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 03h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR add #2 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU PC 04h Dispositivos periféricos Unidad de control UC AC Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S PC IR AC 2 AR MR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU PC 02h Dispositivos periféricos Unidad de control UC AC 2 Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S PC IR IR jmp 02h AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU PC 03h Dispositivos periféricos Unidad de control UC AC 2 Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S 2 PC IR IR wrt AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? IR add #2 01h lda #0 02h wrt 03h add #2 04h jmp 02h Unidad central de proceso CPU PC 04h Dispositivos periféricos Unidad de control UC AC 2 Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S 2 PC IR AC 4 AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Seguimiento de programas 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end ¿Qué hace el siguiente programa? Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR rda 80h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 02h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR rda 81h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 03h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR lda 81h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 04h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 5 DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR jmz 08h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 05h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 5 DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR lda 80h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 06h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 5 DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AC 15 AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR div 81h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 07h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 15 DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AR DR AC AC 3 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR jmp 08h Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 08h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S PC 09h DIRECCIÓN DATO 01h … 80h 15 81h 5 PC IR AR DR AC AC 3 Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR wrt Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 10h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 3 PC IR 3 AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 05h lda 80h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end Unidad central de proceso CPU IR wrt Dispositivos periféricos Unidad de control UC PC 10h Unidad Aritmética y lógica ALU Unidad de Memoria Unidad de E/S AC 3 PC IR 3 AR DR AC Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Qué pasó …? 01h rda 80h 02h rda 81h 03h lda 81h 04h jmz 08h 06h div 81h 07h jmp 09h 08h lda #0 09h wrt 10h end ¿Qué pasó con la instrucción lda #0? Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

Profesora. Yasna Meza Hidalgo Ahora usted solito … Evaluar la función: (3*x + 5) / x si x > 0 f(x) 5*x2 si x <= 0 00h rda 80h 01h lda 80h 02h jmz 08h 03h jml 08h 04h mul #3 05h add #5 06h div 80h 07h jmp 0Ah 08h mul #5 09h mul 80h 0Ah wrt 0Bh end Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo

¿Cómo funciona este programa? DIRECCIÓN DATO 01h rda 90h 02h lda [80h] 03h add #15 04h wrt 05h end … 80h 90h 01h rda 90h 02h lda [80h] 03h add #15 04h wrt 05h end Marzo 2008 Profesora. Yasna Meza Hidalgo