Funcionamiento de la unidad de control

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FUNCIONAMIENTO DE LA UNIDAD DE CONTROL


La unidad de control de un procesador realiza dos tareas:
1. Hace que el procesador ejecute las microoperaciones en la secuencia correcta, determinada por el programa que se está ejecutando.
2. Genera las señales de control que provocan la ejecución de cada microoperacion.

Las señales de control generadas por la unidad de control causan la aperturay el cierre de ciertas puertas lógicas, lo que da como resultado una trasferencia de datos hacía, o desde, los registros y una operación de la ALU.

Microoperaciones

Las microoperaciones son las operaciones funcionales, o atómicas de un procesador.

El Ciclo de Captación
Tiene lugar al principio de cada ciclo de instrucción y hace que una instrucción sea captada de la memoria. Hay 4registros implicados:

• Registro de dirección de memoria (Memory address Register: MAR): está conectado a las líneas de dirección de bus del sistema. Especifica la dirección de memoria de una operación de lectura y escritura.
• Registro intermedio de memoria (Memory Buffer Register: MBR): está conectado a las líneas de datos del bus del sistema. Contiene el valor a almacenar en memoria o el últimovalor leído de memoria.
• Contador de Programa (Program Counter, PC): contiene la dirección de la siguiente instrucción a captar.
• Registro de Instrucción (Instruction Register, IR): contiene la última instrucción captada.


El Ciclo Indirecto
Una vez que se capta una instrucción, el siguiente paso es captar los operandos fuente. Supongamos un formato de instrucción de una dirección, unciclo indirecto ha de preceder al ciclo de ejecución.






El campo de dirección de la instrucción se transfiere a MAR. Este se usa después para captar la dirección del operando. Por último, el campo de dirección de IR se actualiza con el contenido de MBR, de modo que contenga una dirección directa en lugar de una indirecta.
IR tiene ahora el mismo dato que si no se hubiera usadodireccionamiento indirecto, y está listo para el ciclo de ejecución.

El Ciclo de Interrupción
Cuando termina el ciclo de ejecución, se realiza una comprobación para determinar si ha ocurrido alguna interrupción habilitada. Si es así, tiene lugar un ciclo de interrupción. La naturaleza de este ciclo varía mucho de una maquina a otra.

El Ciclo de Ejecución
Los ciclos de captación, indirecto y deinterrupción son sencillos y predecibles. Cada uno implica una secuencia pequeña y fija de microoperaciones y, en todos los casos, se repiten las mismas microoperaciones para cada ejecución de una instrucción.
Esto no ocurre asi en el ciclo de ejecución. En una maquina con N códigos de operación diferentes, puede ocurrir N secuencias diferentes de microoperaciones.

El Ciclo de Instrucción
Elsiguiente diagrama de flujo define la secuencia completa de microoperaciones, que dependen solo de la secuencia de instrucciones y del patrón de interrupciones. El ICC designa el estado del procesador en términos de en que parte del ciclo se encuentra este:

00: Captación
01: Indirecto
10: Ejecución
11: Interrupción

Control del Procesador

Requisitos Funcionales
Podemos definir losrequisitos funcionales de la unidad de control como aquellas funciones que debe llevar a cabo. Una definición de estos requisitos funcionales es la base del diseño e implementación de la unidad de control.
El siguiente proceso de 3 pasos lleva a la caracterización de la unidad de control:
1. Definir los elementos básicos del procesador.
2. Describir las microoperaciones que ejecuta el procesador.
3.Determinar las funciones que debe realizar la unidad de control para hacer que se ejecuten las microoperaciones.

Los elementos funcionales básicos del procesador son los siguientes:
• ALU
• Registros
• Caminos de datos Internos
• Caminos de datos externos
• Unidad de control


Todas las microoperaciones se pueden clasificar en una de las siguientes categorías:
• Transferir datos de un...
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