Cpu Y Sus Partes

Introducción

En su forma más simple, un sistema de computadora cuenta con una unidad que ejecuta instrucciones de programas. Esta unidad se comunica con otros subsistemas dentro de la computadora, y a menudo controla su operación. Debido al papel central de tal unidad se conoce como unidad central de procesamiento, o CPU (Central processing unit). Dentro de muchas computadoras, un subsistemacomo una unidad de entrada, o un dispositivo de almacenamiento masivo, puede incorporar una unidad de procesamiento propia. Tal unidad de procesamiento, aunque es central para su propio subsistema, resulta claro que no es "central" para el sistema de computadora en su conjunto. Sin embargo, los principios del diseño y operación de una CPU son independientes de su posición en un sistema decomputadora. Este trabajo estará dedicado a la organización del hardware que permite a una CPU realizar su función principal: traer instrucciones desde la memoria y ejecutarlas.

El algoritmo de solución de cualquier problema consiste en varios pasos que deben realizarse en una secuencia específica. Para implantar tal algoritmo en una computadora, estos pasos se descomponen en pasos más pequeños, cadauno de los cuales representa una instrucción de máquina. La secuencia de instrucciones resultante es un programa en lenguaje de máquina que representa al algoritmo en cuestión. El mismo enfoque general se utiliza para permitir a la computadora realizar funciones especificadas por instrucciones individuales de máquina. Esto es, cada una de estas instrucciones se ejecuta realizando una secuencia deoperaciones más rudimentarias. Estas operaciones, y los medios por los cuales se generan, serán el tema principal de análisis en este trabajo.

ALGUNOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Las instrucciones que constituyen un programa que debe ejecutar una computadora se cargan en localizaciones secuenciales de su memoria principal. Para ejecutar este programa la CPU trae una instrucción por vez y realizalas funciones especificadas. Las instrucciones se traen por medio de localizaciones efectivas de la memoria hasta la ejecución de una ramificación o de una instrucción de salto. La CPU lleva un control de la dirección de la localización de la memoria de la siguiente instrucción, por medio del empleo de un registro de la CPU especial al que se denomina contador de programa (PC). Después de traer unainstrucción, el contenido del PC se actualiza para apuntar a la siguiente instrucción de la secuencia.

Considérese, para simplificar, que cada instrucción ocupa una palabra de la memoria. Por lo tanto, la ejecución de una instrucción requiere que la CPU realice los siguientes tres pasos:

1 . Traer el contenido de la localización de la memoria a la que apunte el PC. Interpretar el contenidode esta localización como una instrucción que debe ejecutarse. Por lo tanto, almacenarla en el registro de instrucción (IR: Instruction Register). En forma simbólica esto puede escribirse como:

IR ¬ [[PL]]

2. Incrementar el contenido del PC en l.

PC ¬ [PC] + I

3. Realizar las acciones especificadas por la instrucción almacenada en el IR.

Obsérvese que en aquellos casos en que unainstrucción ocupa más de una palabra, los pasos 1 y 2 pueden repetirse tantas veces como sea necesario para traer la instrucción completa. Por lo general a estos dos pasos se les conoce como fase de traída, mientras que el paso 3 constituye la fase de ejecución.

La estructura de las rutas principales de datos dentro de la CPU: Los bloques de la CPU. Estos bloques pueden organizarse einterconectarse de varias formas. Una de tales organizaciones se muestra en la siguiente figura. En este caso, la unidad aritmética y lógica (ALU) y todos los registros de la CPU están conectados a través de un bus común. Desde luego, este bus es interno y no debe confundirse con el bus externo, o buses, que conectan a la CPU con la memoria y los dispositivos de E/S. El bus externo de memoria se muestra en...