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1 ALU (Unidad aritmético lógica) Registros Unidad de control I/O y buses internos (usualmente 3 estados) I/O y buses internos Los buses I/O son de tres tipos: Un bus de direcciones (que puede ser de 8, 16 or 32 bits) Un bus de datos bidireccional (puede ser de 8, 16, 32 and 64 bits) Un bus de control. Las típicas líneas de control son: # Linea de RD (lectura) y WR (escritura) # Línea de reloj # Línea de reset Componentes del MPComponentes del MP
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Arquitectura del repertorio de instrucciones (ISA) Programa ensamblador Arquitectura del Repertorio de Instrucciones (ISA) Arquitectura del Repertorio de Instrucciones (ISA) Software Hardware Lenguaje Alto Nivel L. Ensamblador Compilador L. Máquina
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Filosofías CISC y RISC (1) Históricamente, CISC (Complex Instruction Set Computing): o Al principio las memorias eran lentas y costosa. Había que reducir el tamaño de los programas. o Muchas instrucciones para tareas complejas. ⇒ más HW, ralentiza el ordenador. Actualmente, RISC (Reduced Instruction Set Computing): o Concepto introducido por Hennesy y Patterson en los años 80. o Menos instrucciones y modos de direccionamiento. o Formato fijo para las instrucciones, ejecución regular. o Unidad de control simple. o Aumenta las prestaciones y el rendimiento. Reduce el coste.
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Filosofías CISC y RISC (2) Tiempo de ejecución de un programa (Tp): I: nº de instrucciones. C: nº de ciclos. Tc: duración de un ciclo. CISC: Minimiza I, incrementando C y Tc. RISC: Minimiza C y Tc, incrementando I. Tp = I x C x Tc
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Organización del Microprocesador A pesar de que los microprocesadores son cada vez más complejos, en el fondo su funcionamiento se puede resumir como una secuencia repetida de tareas sencillas: obtener una instrucción, decodificar la instrucción, ejecutar la instrucción, almacenar el resultado. Cada microprocesador reconoce un único conjunto de instrucciones binarias que han sido predefinidas y almacenadas permanentemente en el chip. Cuando la CPU recibe una instrucción esta pasa a una unidad conocida como unidad decodificadora que contiene una secuencia de operaciones que deben realizarse para completer la operación. La unidad decodificadora transfiere la secuencia de instrucciones a pequeños programas conocidos como microcodigos por cada operación del microprocesador que ha sido llevada a cabo. 5
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6 Diagrama de un MP simplificado A, B, C y registros de direcciones son simples registros de almacenamiento basados en triggers. El contador de programa es un registro que puede incremntar su valor en 1 ó 0 en la instrucción apropiada. Esto ayuda a crear la dirección de la siguiente instrucción. ALU puede ser un simple sumador de 8 bits o ser capaz de sumar, restar, multiplicar y divider números de 8 bits. Test resgristro de estados que puede guarder los resultados de las operaciones de la ALU. 3-states son buffers con 3 estados. Clock and Reset inputs para la sincronización y la configuración inicial del MP. A, B, C y registros de direcciones son simples registros de almacenamiento basados en triggers. El contador de programa es un registro que puede incremntar su valor en 1 ó 0 en la instrucción apropiada. Esto ayuda a crear la dirección de la siguiente instrucción. ALU puede ser un simple sumador de 8 bits o ser capaz de sumar, restar, multiplicar y divider números de 8 bits. Test resgristro de estados que puede guarder los resultados de las operaciones de la ALU. 3-states son buffers con 3 estados. Clock and Reset inputs para la sincronización y la configuración inicial del MP. Nota. Los nuevos procesadors como Pentium, AMD, Itanium etc. tienen estructuras internas muy complejas.
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ISA, es la parte del computador relacionada con la programación, incluidos los tipos de datos nativos, instrucciones, registros, modos de direccionamiento, arquitectura de memoria, interrupción y control de excepciones, y externas I/O. ISA incluye una especificación del conjunto de códigos de operación (lenguaje máquina), commandos nativos implementados por un diseñador particular de CPU. Las instrucciones incluyen: * instrucciones aritméticas como suma y resta * instrucciones lógicas como and, or, y not * instrucciones sobre datos como move, input, output, load, y store * instrucciones de control de flujo como goto, if... goto, call, y return. 7 Conjunto de instrcciones (ISA)
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Fetch Decode Execute Cycle in MP 8 Recoger instrucción Decodificación de instrucción Buscar operación Ejecutar Almacenar resultado Siguiente instrucción Obtener instrucción del almacenamiento de programa Determinar las acciones necesarias Localizar y obtener datos Calcular el valor de resultado o estado Depositar resultados en almacenamiento para posterior uso Determinar la instrucción siguiente Control Camino de datos Memoria Procesador Entrada Salida ALURegistros
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9 I/O es el enlace entre la MPU la salida al exterior. (También conocidos como puertos I/O) Un Puerto de entrada es un circuitos a través del cual un dispositivo externo envia señales (datos) al MPU. Un Puerto de salida es un circuito que permite a la MPU enviar señales (datos) a dispositivos externos. A los puertos de entrada y salida se conectan dispositivos digitales y analógicos Los sistemas de entrada y saldia(I/O)
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10 Los subsistemas individuales de la computadora se conectan a través del BUS del sistema. Un bus es una vía (pathway) de comunicaciones usado para llevar información entre varios elementos de un sistema informático El término BUS se refiere a un grupo de cables o pistas de conducción en una placa de circuito impreso (PCB) a través de los cuales se transfiere la información binaria desde una parte del microcomputador a otra. Hay tres grupos principals 1. BUS DE DIRECCIONES 2. BUS DE DATOS 3. BUS DE CONTROL Ver la siguiente diapositiva El Bus del sistema
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