Arquitectura interna del cpu

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  • Publicado : 1 de abril de 2011
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Arquitectura interna del CPU
La CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta velocidad llamada registro. Algunos de los registros están dedicados al control, y solo la unidad de control tiene acceso a ellos. Los registros restantes son los registros de uso general y el programador es el usuario que tiene acceso a ellos.
Dentro del conjunto básico deregistros de control se deben incluir a los siguientes:
• Contador de programa (PC).
• Registro de direcciones de la memoria (MAR).
• Registro de datos (RD).
• Registro de instrucciones (ER).
• Palabra de estado de programa (PSW).
• (PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lo tanto contiene la dirección de lasiguiente instrucción por ejecutar. El PC es modificado dentro del ciclo de búsqueda de la instrucción actual mediante la suma de una constante. El numero que se agrega al PC es la longitud de una instrucción en palabras.
Por lo tanto, si una instrucción tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC, si una instrucción tiene dos palabras de largo se agrega 2, y así sucesivamente.
• Registrode direcciones de la memoria (MAR): funciona como registro de enlace entre la CPU y el canal de direcciones. Cuando se logra el acceso a la memoria la dirección es colocada en el MAR por la unidad de control y ahí permanece hasta que se completa la transacción. El numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones.
La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante elciclo de ejecución de una instrucción, el PC y el MAR sirven al mismo fin. Sin embargo, muchas de las instrucciones de la maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que están en ella. Como la dirección de los datos suele ser diferente de la instrucción siguiente se necesita el MAR.
• Registro de datos: la función del RD consiste en proporcionar un área de almacenamientotemporal (memoria intermedia, acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y la memoria. Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecución) o datos del operando (obtenidos en el ciclo de ejecución). Debido a su conexión directa con el canal de datos el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal.
• Registro de instrucciones (ER): es un registro que conservael código de operación de la instrucción en todo el ciclo de la maquina. El código es empleado por la unidad de control de la CPU para generar las señales apropiadas que controla le ejecución de la instrucción. La longitud del ER es la longitud en bit del código de operación.
• Palabra de estado de programa (PSW): la palabra de estado o condición de programa almacena información pertinente sobreel programa que este ejecutándose. Por ejemplo al completarse una función de la unidad aritmética lógica se modifica un conjunto de bit llamados códigos (o señales de condición). Estos bit especifican si el resultado de una operación aritmética fue 0 o negativo o si el resultado se desbordó.
El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional suflujo de control según su valor.
Además el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de servicio asincrónicas generadas por dispositivos de Entrada-Salida, o condiciones de error interno. Estas señales se denominan interrupciones.
Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general. Estos se utilizan para almacenar informaciónen forma temporal. También retienen operandos que participan en operaciones de la ULA.
Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros.
Si bien en todas las maquinas la información contenida en el registro puede manipularse como datos ordinarios durante la ejecución de algunas...
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