UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA, INGENIERIA EN SISTEMAS, ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR
ORGANIZACIÓN
BÁSICA Y DISEÑO DEL COMPUTADOR
(14 de Mayo de 2010) Verónica M. Ochoa J.
Resumen²Una
computadora es un tipo particular de máquina cuyo ambiente, aquello que transforma, no es materia o energía. El objeto de su trabajo es la información. Los CPU se valen de su lenguaje propio de representación. En este trabajo podemos identificar que todo el modelado para realizar operaciones tanto lógicas como aritméticas, control, S/E, requiere de un soporte físico (hardware-software). Palabras C lav laves²Señales electrónicas, código de instrucción, interrupción IEN, operando, bits.
I INTRODUCCIÓN
Una computadora tiene todos los componentes funcionales que se encuentran en sistemas grandes, está organizada para ejecutar funciones de entrada, almacenamiento, salida, control y operaciones aritmético-lógicas. También las pequeñas computadoras o microcomputadoras de aplicación especial tienen todas éstas aplicaciones dentro de una tarjeta de circuito o tarjeta matriz guiada por la ULA.
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Estas instrucciones u órdenes en números se representan con la base dos, conocida como binarios, Ej: 10001100. Existen 4 instrucciones básicas en un computador: Instrucciones de entrada/salida. Instrucciones aritméticas, lógicas. Instrucciones selectivas. Instrucciones repetitivas. III DIRECCIONAMIENTO DIRECTO E INDIRECTO
Esquema de una de suma. ADD: AC
AC + M($AA)
AA
PC
AA
OPERANDO
II INSTRUCCIONES DEL COMPUTADOR
El computador solo ejecuta instrucciones de máquina, los programas escritos en otros lenguajes no se pueden ejecutar y por ende hay que hacer una conversión. El conjunto de las diferentes instrucciones que tiene un computador se le denomina juego de instrucciones, algunos ordenadores tienen entre sesenta y doscientas cincuenta instrucciones.
suma (ADD)directa ADDI: AC
AC + M[SM($AA)]
AA PC AD AA
Las instrucciones se almacenan en el computador como series de señales electrónicas altas y bajas y pueden representarse como números. Cada parte de una instrucción se considera como un número individual y esos números juntos hacen la instrucción. instru cción.
OPERANDO
AD
suma indirecta (ADDI)
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IV ORGANIZACIÓN DE UN PROGRAMA ALMACENADO
La organización más simple es: 1. Tener un registro de procesador. 2. Tener un formato de código de instrucciones en dos partes: 1era especifica la operación que se va a ejecutar. 2da especifica o apunta a una dirección, la cual le dice al control donde encontrar un operando en la memoria, se lee y se utilizan los datos que se van a operar o los datos almacenados en el registro del procesador. V FUNCION DE LOS REGISTROS
AR
PC AC
IR OUR T
INPR
Registro de dirección /Tiene 12 bits porque contiene direcciones de memoria. Contador del programa, PC PC + 1. Contiene el código de la siguiente instrucción / 12bits Registro procesador / Acumulador 16bits Registro de instrucción / contiene el código de instrucción. Tiene 16 bits Registro carácter de Salida / Tiene solo 8 bits, solo recibe información desde el bus. Registro carácter de entrada / Contiene solo 8 bits, está conectado al bus para proporcionar información a OURT.
VI FUNCIÓN DE LAS BANDERAS FGI, FGO FGI es una bandera de control que se activa cuando la información está disponible en el dispositivo de entrada y se aclara cuando la información es aceptada por el computador utilizando el registro INPR; de manera similar funciona el control de salida FGO pero utilizando el registro OURT donde se transfieren los datos en forma paralela siempre y cuando sea FGO =1, es verificado por el registro procesador (AC) para que la condición se mantenga y cuando termine de realizar la tarea pasa FGO a ser igual a 0, y luego pasa a 1 para iniciar otra instrucción. VII PROCESO DE INTERRUPCION
Funciona como una alternativa de procedimientos controlados, el cual permite que los programas mediante un dispositivo externo informe a la computadora cuando está listo para la transferencia. Mientras tanto, la computadora
puede ocuparse con otras tareas, este tipo de transferencias utiliza la opción de interrupción. Mientras la computadora corre un programa, no comprueba las banderas. Sin embargo cuando se activa una bandera, la computadora interrumpe momentáneamente su procedimiento con el programa actual y se le informa de que ha sido activada una bandera, para que el computador deje momentáneamente lo que está haciendo para ocuparse de la transferencia de E/S, luego regresa al programa actual o continua lo que estaba haciendo antes de la interrupción. La interrupción cuenta con un ciclo que es una implementación del hardware de una transferencia del programa y salva la dirección de retorno de la siguiente instrucción. La interrupción IEN puede habilitarse con dos instrucciones. Cuando IEN se borra a cero (con la instrucción IOF) las banderas no pueden interrumpir a la computadora. Cuando IEN se activa en 1(con la instrucción ION) la computadora si puede ser interrumpida. Estas dos instrucciones sirven para decidir la opción si utiliza o no la interrupción. VIII ULA
La unidad lógica aritmética es la parte esencial del procesador donde se desarrollan operaciones tanto aritméticas (suma, resta, multiplicación, división) como lógicas (comparaciones AND, OR, etc); previamente por medio de la unidad E/S se ingresan los datos y se almacenan en la memoria, siendo situados en ésta área por la unidad de control, luego por las instrucciones de un programa la ULA lleva a cabo las operaciones de comparación, movimiento y cálculos, posteriormente los resultados pasa a la memoria de salida. IX REGISTRO DE DESPLAZAMIENTO
Son circuitos secuenciales que Establecen la comunicación entre los elementos Flip-Flops que permiten la transferencia de datos en una formación en serie que va de derecha a izquierda del registro. Contiene una circuitería adicional que controlará la manera de cargar y acceder a los datos que se almacenan Sus objetivos principales son: Inicialización. Carga de datos. y y
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y y y
Desplazamiento a la derecha. Desplazamiento a la izquierda. Todas las operaciones exceptuando la de inicialización asincrónica.
La capacidad de almacenamiento de un registro es el número total de bits que puede contener. Este tipo de registro se usa mucho para convertir un flujo de datos en forma serial a la forma en paralelo. X REGISTRO DE CONDICION
Los registros de condición es una instrucción de acceso a la memoria donde se da la orden de transferir un dato de la memoria hacia el procesador. En la instrucción LOAD los registros de condición se actualizan de acuerdo con el valor del dato transferido, y en la instrucción STORE se da la orden de realizar un almacenamiento teniendo en cuenta que los registros de condición no se modifican. REFERENCIAS
[1] Patterson David A, Hennessy John L, 2000, Estructura y diseño de computadores Volumen 1, Reverte, 108. [2] Anasagasti Pedro Computadores, UOC, 25.
De
Miguel,
[3]
Peiron Guàrdia Montse, Sánchez Carracedo Fermín, 2002, Estructura básica de un computador: la máquina rudimentaria, UOC, 13, 14. [4] M. Morris Mano, 1994, Arquitectura de computadoras, Pearson Educación, 162, 163.
