ESCUELA :

1. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES ESCUELA: CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN Ing. Marcia Contento PONENTE: II BIMESTRE BIMESTRE: ABRIL – AGOSTO 2007 CICLO: UNIDAD VIDEOCONFERENCIAS

2. Contenidos: • Aritmética del Computador • Repertorio de Instrucciones • Unidad de Control • Unidad Aritmético Lógica Bibliografía ･Organización y Arquitectura de Computadores, William Stalling

3. Objetivos • Conocer la organización del procesador • Formas de representación de datos • Conocer los registros que componen la memoria interna del procesador

4. Introducción El funcionamiento de la CPU esta determinado por las instrucciones que ejecuta(instrucciones máquina o instrucciones de computador). El conjunto de instrucciones se determina “repertorio de instrucciones”

5. Repertorio de Instrucciones • Conjunto de instrucciones que son entendidos por CPU • Códigos máquina • Binarias • Generalmente representadas en código ensamblador

6. Representación de números • Representación de Enteros (coma fija) • Signo-magnitud • Complemento a dos • Operaciones • Representación en Coma Flotante • Operaciones

7. Elementos de una instrucción • Código de operación • Referencia de datos fuente • Referencia al operando resultado • Referencia a la siguiente instrucción • Resultados • Memoria principal o virtual • Registro de la CPU • Dispositivo de E/S

8. Representación de Instrucciones • Representación simbólica • ADD Sumar • SUB restar • MPY Multiplicar • DIV Dividir • LOAD Cargar datos a memoria • Operaciones ADD A,B

9. Tipos de instrucciones • De procesamiento de datos • De almacenamiento de datos • De transferencia de datos • De Control

10. 3 direcciones 1er operando, 2do operando, resultado a = b + c; Siguiente instrucción (generalmente implícito) No muy comun 2 direcciones Doble acción Operando y resultado a = a + b Reduce el tamaño de la instrucción Requiere instrucciones adicionales Número de direcciones

11. 1 dirección Segunda dirección implicita AC Comun 0 (cero) direción Todas las direcciones implícitas Usa una pila e.g. push a push b add pop c c = a + b Número de direcciones

12. Cuantas direcciones • Mas direcciones • Instrucciones mas complejas • Mas registros • Operaciones mas rápidas • Pocas instrucciones por programa • Menos direcciones • Instrucciones menos complejas • Mas instrucciones por programa • Faster captación o ejecución de instrucciones

13. Diseño de Instrucciones • Repertorio de operaciones • Tipos de datos • Formato de instrucciones • Registros • Direccionamiento Cuantas,que,cuán Longuitud,#dir,tamaño campos Cuantos registros de la CPU Modo o modos, para especificar la dirección de un operando

14. Tipos de operandos • Números • Enteros , como flotante • Caracteres • ASCII… • Datos Lógicos • Bits, flags

15. Tipos de operaciones • Transferencia de datos • Aritméticas • Lógicas • Conversión • Entrada/Salida • Control del sistema • Control de flujo

16. Transferencia de datos La instrucción de transferencia debe especificar varias cosas: • Posiciones de los operandos fuente y destino • Longitud de los datos a transferir • Modo de direccionamiento para cada operando

17. Aritméticas Las operaciones aritméticas básicas son: suma , resta, multiplicación y división; pero hay operaciones que requieren un solo operando: • Absolute • Negative • Increment • Derement

18. Lógicas • Se basan en operaciones boleanas. • En este caso se aplican operando básicos como, AND, OR, XOR, EQUAL. • Además se incluyen operaciones de desplazamiento y rotación tales como. • Desplazamiento lógico a la derecha • Desplazamiento lógico a la izquierda • Desplazamiento aritmético a la derecha • Desplazamiento aritmético a la izquierda • Rotación a la derecha • Rotación a la izquierda

19. Conversión Instrucciones de conversión son aquellas que cambian el formato u operan sobre el formato de los datos. Un ejemplo común es el de convertir un decimal a binario. Entrada/Salida Como ya los revisamos antes teníamos varios tipos de entradas salidas: entrada/salida programada aisladas, entradas/salidas programadas asignadas en memoria, DMA y procesador de E/S. revisar capitulo de E/S

20. Control del sistema Llamadas instrucciones privilegiadas, que se ejecutan solo cuando el procesador está en un estado privilegiado o está ejecutando un programa en una zona privilegiada. Por lo general las usan el sistema operativo.

21. Control de flujo • Algunas razones para el uso de funciones de control de flujo: • Para ejecutar instrucciones mas de una vez • Para la toma de decisiones • Ejecución de programas largos • Operaciones de control de flujo: • Instrucciones de bifurcación • Instrucciones de salto implícito • Instrucciones de llamada a procedimiento

22. CPU • Los objetivos de la CPU son • Captar instrucciones • Interpretar instrucción • Captar datos • Procesar datos • Escribir datos

23. Visión del procesador General Interna

24. Registros visibles al usuario Uso general Datos Direcciones Código de condición Registros de control y estado Contador de programa Registro de instrucción Registro de dirección de memoria Registro intermedio de memoria. Otros PSW Registros

25. Subciclos asociados al ciclo de instrucción: Captación Ejecución Interrupción Ciclo Indirecto Flujo de Datos Ciclo de Instrucción

26. Las microoperaciones son las operaciones funcionales o atómicas de la CPU y la unidad de control, controla el funcionamiento de la CPU. TIPOS Transferencia de datos entre registros Transferencia de datos de un registro a una interfaz externa Transferencia de datos de una interfaz externa a un registro Hacer operaciones aritméticas o lógicas Microinstrucciones

27. Flujo de datos, ciclo captación

28. Microinstrucciones-Captación tx = unidad de tiempo/ciclo de reloj) ()= denota “el contenido de” • t1: MAR <- (PC) • t2: MBR <- (memoria) PC <- (PC) +1 • t3: IR <- (MBR) • t1: MAR <- (PC) • t2: MBR <- (memoria) • t3: PC <- (PC) +1 IR <- (MBR)

29. Flujo de datos, ciclo indirecto

30. Microinstrucciones-Indirecto • t1:MAR <- (IRdirección) - campo dirección de IR • t2:MBR <- (memoria) • t3:IR<- (MBRdirección)

31. Flujo de datos, ciclo interrupción

32. Microinstrucciones-instrucciones • t1:MBR <-(PC) • t2:MAR<-dirección de salvaguarda(regreso) PC <- dirección de la rutina • t3: memoria <- (MBR)

33. Flujo de datos (Ejecución) • Puede tomar varias formas • Depende de la instrucciónque se está ejecutando • Puede incluir • Lectura/Escritura de la memoria • Entrada/Salida • Transferencias de registros • Operaciones en la ALU

34. Microinstrucciones-ejecución • t1: MAR <- (IRdirección) • t2: MBR <- (memoria) • t3: R1 <- R1 + (MBR)

35. Diagrama de flujo de ciclo de instrucción

36. UNIDAD VIDEOCONFERENCIAS