Organización básica y diseño del computador
La organización y arquitectura ● La organización de una computadora se define mediante sus registros internos, la estructura de temporización y control y la secuencia de micro operaciones que ejecuta sobre los datos almacenados en sus registros.
Códigos de instrucción: Es un grupo de bits que instruyen a la computadora como ejecutar una operación especifica siendo su parte mas vasca la parte de operación, el cuela es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar.
Instrucción del computador: las instrucciones de computadora son las que comprueban el funcionamiento de la CPU que las ejecuta y es un código binario que especifica una secuencia de microoperaciones para la computadora
Control y sincronización del tiempo: Existen dos tipos principales de organización de control:
Control por cableado Control microprogramado
En la organización por cableado, la lógica de control se logra mediante compuertas flip-flops y otros circuitos digitales. Esto tiene la ventaja de que puede utilizarse para producir un modo de operaciones mas rápido. En la organización microprogramada, la información de control esta almacenada en una memoria de control. La memoria de control esta programada para iniciar secuencia de microoperaciones requerida.
Ejecución de instrucciones entrada y salida e interrupción
Este grupo de instrucciones forma un caso especial dentro de las instrucciones privilegiadas, principalmente porque accesan a dispositivos que están compartidos --por ejemplo puertos y discos duros, por mencionar algunos dispositivos--. Existen dos métodos generales para manejar este tipo de instrucciones. Dependiendo del tipo de MMV que se implante es la estrategia que se sigue para manejar las instrucciones privilegiadas de entrada y salida. El primer método consiste en dejar que se ejecuten las instrucciones y utilicen los dispositivos físicos que requieran (esta opción es muy adecuada para los MMV de tipo I). El segundo método es simular su comportamiento con los recursos del sistema operativo anfitrión (esta técnica la utilizan los demás tipos de MMV y CSIM).
Diseño del computador:
Unidad II : diseño lógico de procesadores Su función es ejecutar los programas almacenados en la memoria central, tomando sus instrucciones, examinándolas y ejecutándolas unas tras otra.
Unidad aritmético lógico (ALU): Lleva a cabo las micro operaciones requeridas para ejecutar las instrucciones. Suma, resta, multiplicación y división Lógicas que son las comparaciones entre la AND y OR. A=B AND A=B y A=B OR A=B
Diseño de procesadores:
Unidad de procesamiento: se almacenan y transforman los datos. Unidad de control: se generan las secuencias y señales de control e acuerdo al algoritmos de registros.
Tipos de procesadores:
DISEÑO DEL CIRCUITO LÓGICO.
Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como “compuertas lógicas” (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en más detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas.
La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.
AND: La operación And requiere que todas las señales sean simultáneamente verdaderas para que la salida sea verdadera. Así, el circuito de la figura necesita que ambos interruptores estén cerrados para que la luz encienda. OR: La operación Or tiene similares características a la operación And, con la diferencia que basta que una señal sea verdadera para que la señal resultante sea verdadera.
NOT: La última de las tres operaciones fundamentales, la cual también se conoce como negación, complemento o inversión, es mucho más simple que las anteriores. En la figura se puede observar el circuito, que en este caso tiene la particularidad de que al estar el interruptor abierto la luz enciende, cuando él está en posición de cerrado la luz permanecería apagada. NAND: Es una puerta lógica digital que implementa la conjunción lógica negada -se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Cuando todas sus entradas están en 1 (uno) o en ALTA, su salida está en 0 o en BAJA, mientras que cuando una sola de sus entradas o ambas están en 0 o en BAJA, su SALIDA va a estar en 1 o en ALTA.
DISEÑO DE UNA UNIDAD LOGICA ARITMETICA En el diseño de una ALU se deben seguir los siguientes pasos:
1. Diseñar la sección aritmética independientemente de la sección lógica. 2. Determinar las operaciones lógicas del circuito aritmético, asumiendo que los acarreos de salida de todas las etapas son 0.
3. Modificar el circuito aritmético para obtener las operaciones lógica requerida. El diseño simple de una ALU se hace utilizando el sumador completo para generar las operaciones lógicas de la unidad. Por lo tanto es necesario introducir una variable de control adicional (S2), con el fin de seleccionar entre las operaciones lógicas y aritméticas. El número a ser sumado es transferido desde la memoria al registro B. El número en el registro B y el número en el acumulador son sumados en los circuitos lógicos (comandados desde la unidad de control). La suma resultante en enviada al acumulador para ser almacenada. Al nuevo número en el acumulador se le puede sumar otro, o si el proceso aritmético en particular ha terminado, el número puede ser transferido a memoria para almacenarlo. * REGISTRO
DE CONDICIÓN.
Las magnitudes relativas de dos números pueden ser determinadas restando un número de otro y luego combinando ciertas condiciones de los bits en la diferencia resultante. Si los dos números están sin signo las condiciones de los bits de algún interés, son el arrastre de salida y un resultado posible de cero. Si los dos números incluyen un bit de signo en la posición de mayor orden, las condiciones principales de los bits, son el signo del resultado, una indicación de cero y una condición de sobre capacidad. Es conveniente algunas veces suplementar el ALU con un registro de condición donde se almacenan aquellas condiciones de los bits para análisis posterior. El estado de los bits de condición se llama algunas veces código de condición de los bits o bits indicadores
DISEÑO DEL ACUMULADOR Es un registro en el que son almacenados temporalmente los resultados aritméticos y lógicos intermedios que serán tratados la unidad lógica aritmético.
