Mejoras de Diseño

1. Mejoras de Diseño Maquinas Digitales 2010-03

2. Pipelined • La idea principal es dividir el procesamiento de cada una de las instrucciones en una serie de pasos totalmente independientes con la tarea de almacenamiento al final • Esta técnica de mejora no siempre es útil en todos los casos.

4. VENTAJAS • El tiempo por ciclo es reducido así se puede reducir la rata de instrucciones en la mayoría de los casos • Algunos de los circuitos combinacionales como sumadores o multiplicadores pueden ser mas rápidos aumentando los circuitos

5. DESVENTAJAS • Los procesadores que no emplean pipelined ejecutan solo una instrucción a la vez lo que hace de su construcción mas simple y menos costosa. • En la técnica de pipelined nace la necesidad de manejar mas registros dando la posibilidad de aumentar la latencia, • Un procesador sin pipelined es mas sencillo de predecir su comportamiento.

6. Microcontroladores

7. Arquitecturas • Von Neuman • Harvard

8. Perisfericos • Entradas y salidas de propósito general • Temporizadores y contadores • Conversor análogo a digital (ADC) • Puerto serial (UART-USART) • Puerto serie sincronico • Otros puertos de comunicación (USB, CAN,Ethernet, puerto paralelo) • Comparadores • Moduladores de pulso (PWM) • Memoria de datos no volatil (EEPROM)

9. Repertorio de instrucciones • CISC (complexinstruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo. • RISC (reducedinstruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.

10. CISC • Características: • Conjunto de instrucciones muy amplio • Instrucciones que permiten realizar operaciones complejas situados en memoria o en registros • Dificulta el paralelismo • Ejemplos Z80 e INTEL 51 • En algunos casos las instrucciones mas complejas se pasar a instrucciones del tipo RISC, a lo que se le llama microinstrucciones

11. RISC • Características: • Integra características de VAX, Motorola 68020 y el National 16032 • Procesador de 32 Bits • Puede manejar instrucciones de 16 o 32 bits • Maneja 24 bits para direccionar la memoria • Instrucciones de formato fijo

12. Arquitectura del RIC

13. Registros • Registros de propósito general (RGP) • RA, RB, RC, RD, RE, RF (C/U de 32 bits) • Registro Acumulador (AC) (32 Bits) • Registro índice (IX) (24 Bits) • Apuntador a la pila (SP) (24 Bits) • Contador de programa (PC) (24 Bits) • Registro de instrucción (IR) (32 Bits) • Registro de datos de la memoria (MD) (32 Bits)

14. Registros • Registro para direccionamiento de memoria (MA) (24 Bits) • Registro de banderas (SR) (8 Bits) • Z:(SR{0}) Indica si la operación dio cero • C:(SR{1}) Indica si hubo carry • O:(SR{2}) Indica si la operación dio overflow • N:(SR{3}) Indica si la operación dio un numero negativo • SH:(SR{4}) Indica si la ultima operación fue de 16 bits • IE:(SR{5}) Indica si las interrupciones habilitadas

15. Registros • PriorityRegistrer (PR) Empleado en el IM3 Indica la prioridad de la interrupción que el procesador esta atendiendo. (3 bits) • ShiftCounter (SHC) Empleado en las instrucciones de desplazamiento y rotación. (5 bits) • Maskregister (MR) Contiene el modo de interrupción en el cual se encuentra operando el procesador (2 Bits)

16. ALU • Cuenta con dos entradas de 32 bits • Entrada de carry de 1 Bit (proviene del SR) • Salida de 32 bits • Una linea de carryout

17. Buses • Interconexión interna entre registros • ABUS • BBUS • OBUS • Interconexión de la memoria y otros periféricos • ADBUS (24 Bits) • DBUS (32 Bits) – Bidireccional • Líneas de interrupción

18. Modos de direccionamiento • Directo • Indirecto • Indexado • Indexado indirecto • Inmediato

19. Modos de interrupción • El procesador permite la selección del modo de interrupción: • Modo 1 (IM1): Modo básico, solo existe una línea de interrupción y solo puede estar conectado un elemento de interrupción. • Modo 2 (IM2): Existe una línea de interrupción y pueden ir varios elementos de interrupción. • Modo 3 (IM3): Existen tres líneas de interrupción y pueden ir hasta 7 periféricos

20. Microprogramación • Una unidad de control microprogramada consiste esencialmente en "microprocesador dentro del microprocesador", y consta de elementos análogos aunque mucho más simplificados: • Conjunto de microinstrucciones utilizadas para especificar el control de una máquina.

21. Microprogramación • Sistemas de almacenamiento: • RAM: que contiene las instrucciones y los datos. • ROM: que se encuentra alojada en el controlador, que contiene las microinstrucciones para ejecutar las instrucciones y que se llama Memoria de Solo Lectura de Control CROM y consiguiente su registro de direcciones se llama Registro de Direcciones de la Memoria de Control CMAR. • Existe además un sumador para permitir el salto de una instrucción a otra.

22. Microinstrucción • Conjunto de valores de las señales de control en una etapa cualquiera de la ejecución de una instrucción. • Puede estar multiplexada.

23. Bibliografía • Trabajo de grado para optar por el titulo de ingeniero electrónico «Sistema de apoyo para el aprendizaje de arquitectura de computadores »,Luisa Fernanda García Vargas, Francisco Viveros,2002 • http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=El_microcontrolador • http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador • http://www.mcsebas.com.ar/apuntes/arquitectura/microprogramacion.pdf

24. Bibliografía • http://academia.uaa.mx/files/buzones/Terminos_en_Hardware,_Software_y_Firmware/sergio_duron_macias.pdf