ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

Presentación del tema: "ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS"— Transcripción de la presentación:

1 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
UNLA

2 Microcontroladores Programables
Unidad 1 Microcontroladores Programables

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4 Microcontroladores Programables
Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se destina a gobernar una sola tarea. Diferencia entre microprocesador y microcontrolador Un microprocesador es un sistema abierto con el que puede construirse un computador con las características que se desee, acoplándole los módulos necesarios. Un microcontrolador es un sistema cerrado que contiene un computador completo y de prestaciones limitadas que no se pueden modificar.

5 Microcontroladores Programables
Estructura de un sistema abierto basado en un microprocesador. La disponibilidad de los buses en el exterior- permite que se configure a la medida de la aplicación.

6 El microcontrolador en un sistema cerrado
El microcontrolador en un sistema cerrado. Todas las partes del computador están contenidas en su interior y sólo salen al exterior las líneas que gobiernan los periféricos.

7 Arquitectura Interna de un Microcontrolador
1. Procesador 2. Memoria no volátil para contener el programa 3. Memoria de lectura y escritura para guardar los datos 4. Líneas de E/S para los controladores de periféricos: a) Comunicación paralelo b) Comunicación serie c) Diversas puertas de comunicación (bus l2ºC, USB, etc.) 5. Recursos auxiliares: a) Circuito de reloj b) Temporizadores c) Perro Guardíán («watchdog») d) Conversores AD y DA e) Comparadores analógicos f) Protección ante fallos de la alimentación g) Estado de reposo o de bajo consumo

8 Arquitectura Interna de un Microcontrolador Arquitecturas Von Neuman vs. Hardvard
En la arquitectura de «von Neumann» la UCP se comunicaba a través de un sistema de buses con la Memoria, donde se guardaban las instrucciones y los datos. En la arquitectura «Hardvard» la memoria de instrucciones y la de datos son independientes, lo que permite optimizar sus características y propiciar el paralelismo . En el caso se muestra la memoria de instrucciones tiene 1 K posiciones de 14 bits c/u, la de datos dispone de 512 posiciones de un byte.

9 Arquitectura Interna de un Microcontrolador Memoria de Programa
El microcontrolador está diseñado para que en su memoria de programa se almacenen todas las instrucciones del programa de control. No hay posibilidad de utilizar memorias externas de ampliación. Como el programa a ejecutar siempre es el mismo, debe estar grabado de forma permanente. Los tipos de memoria adecuados para soportar esta función admiten cinco versiones diferentes. ROM con máscara EPROM OTP (programables una vez) EEPROM FLASH

10 PIC16F628X

11 Arquitectura Interna de un Microcontrolador Memoria de Datos
Los datos que manejan los programas varían continuamente, y esto exige que la memoria que les contiene debe ser de lectura y escritura, por lo que la memoria RAM estática (SRAM) es la más adecuada, aunque sea volátil. Líneas de E/S para los controladores de periféricos A excepción de dos patitas destinadas a recibir la alimentación, otras dos para el cristal de cuarzo, que regula la frecuencia de trabajo, y una más para provocar el Reset, las restantes patitas de un microcontrolador sirven para soportar su comunicación con los periféricos externos que controla. Las líneas de E/S que se adaptan con los periféricos manejan información en paralelo y se agrupan en conjuntos de ocho, que reciben el nombre de Puertas. Hay modelos con líneas que soportan la comunicación en serie; otros disponen de conjuntos de líneas que implementan puertas de comunicación para diversos protocolos, como el I2ºC, el USB, etc.

12 Arquitectura Interna de un Microcontrolador Recursos auxiliares
Según las aplicaciones a las que orienta el fabricante cada modelo de microcontrolador, incorpora una diversidad de complementos que refuerzan la potencia y la flexibilidad del dispositivo. Entre los recursos más comunes se citan a los siguientes: a) Circuito de reloj, encargado de generar los impulsos que sincronizan el funcionamiento de todo el sistema. b) Temporizadores, orientados a controlar tiempos. c) Perro Guardián («watchdog»), destinado a provocar una reinicialización cuando el programa queda bloqueado. d) Conversores AD y DA, para poder recibir y enviar señales analógicas. e) Comparadores analógicos, para verificar el valor de una señal analógica. f) Sistema de protección ante fallos de la alimentación. g) Estado de Reposo, en el que el sistema queda «congelado» y el consumo de energía se reduce al mínimo.

13 Diferentes Microcontroladores

14 Microcontrolador PIC16F628
Unidad 5 Microcontrolador PIC16F628

15 Microcontrolador PIC16F628
5.1. PEQUEÑO, POBRE, PERO EFICIENTE Nuestro «maravilloso» PIC pertenece a la familia de la gama media y dentro de ella es uno de los más pequeños; sólo tiene 18 patitas. Además es el que dispone de menos recursos. El resto de sus parientes tiene conversores AD y DA, comparadores analógicos, tensión interna de referencia, más líneas de E/S, más capacidad en sus memorias, varios temporizadores y un largo etcétera de dispositivos de los que el PIC16X84 carece. Es «pobre» de nacimiento. Pero nosotros hemos elegido a este PIC, en sus dos versiones C y F, porque cumple con los requisitos esenciales para enseñar a manejar los microcontroladores y comenzar a diseñar proyectos. Es práctico, es sencillo y es económico, pudiendo considerar como el paradigma para su empleo en todos los pequeños proyectos que realizan los aficionados, los estudiantes y quienes prefieren progresar en sus conocimientos de lo fácil a lo difícil. Creemos que sabiendo manejar un PIC, el hacerlo con todos los demás es muy fácil.

16 Arquitectura Interna PIC16F628

17 Arquitectura Interna PIC16F628

18 Arquitectura Interna PIC16F628
La memoria del programa comienza en la posición 0000h y termina en la posición 03FFh. Esto es 1Kbyte, es decir, 1024 bytes (210).     En la figura también se muestra el PC (Contador de Programa o Program Counter). Que apunta a la dirección de memoria de la instrucción en curso y permite que el programa avance cuando se incrementa.     También se muestra la pila o stack, de 8 niveles (Nivel Pila 1 a Nivel Pila 8). Se utiliza cuando ejecutamos un subproceso o subrutina, es decir, un conjunto de instrucciones que hemos aislado de las demás para simplificar. En este caso el contador de programa (PC) dejará de incrementarse y apuntará a la posición de memoria de programa donde empieza la subrutina; en el primer nivel de la pila se almacenará esta llamada, hasta que se acaben de ejecutar las instrucciones que contiene, momento en el cual se seguirá con las instrucciones desde donde había sido llamada. Por eso es necesario saber donde se quedó el programa almacenándose la dirección en la pila. Podemos hacer hasta 8 llamadas a subrutinas una dentro de otra, como si de muñecas rusas se tratase. A esto se le llaman subrutinas anidadas.

19 Memoria de Datos Memoria de datos
    Está organizada en dos páginas o bancos de registro, banco 0 y banco 1. Para cambiar de página se utiliza un bit del registro STATUS (RP0).     Cada banco se divide a su vez en dos áreas: RFS (Registros de Funciones Especiales) RGP (Registros de Propósito General)     En la figura siguiente nos podemos hacer una idea de cómo están distribuidos:

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