maquina

Tema 2: Lenguaje máquina

La interfaz entre el hardware y el software

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Índice
• Introducción.

• Formatos de Instrucción.
• Modos de Direccionamiento.

• Ortogonalidad y Regularidad.
• Frecuencia de Utilización de Instrucciones.

• Filosofías RISC y CISC.
• Caso de estudio: ARM
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Arquitectura y Organización
de computadores
Arquitectura de un sistema
• Atributos visibles para el usuario(programador)
• Instrucciones, formatos, modos de direccionamiento, ...
Ej: ¿Hay una instrucción de multiplicar?
Organización de un sistema
• ¿Cómo se implementan las características?
• Señales de control, interfaces, tecnología de memoria, ...
Ej: ¿Hay un multiplicador, o se hace por sumas repetidas?

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Arquitectura vs. Organización
• Toda la familia Intel x86 comparte la misma arquitecturabásica.
• La familia de IBM System/370 comparte la misma
arquitectura básica.

 Esto proporciona compatibilidad de código (al menos
hacia atrás).
 La organización varía en las diferentes versiones dentro
de una misma aquitectura.
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Arquitectura del repertorio de
instrucciones (ISA)
Lenguaje Alto Nivel

L. Ensamblador

Compilador
Programa
ensamblador

Software
Arquitectura del
Repertorio deInstrucciones
(ISA)

Hardware

L. Máquina
Procesador
Unidad
de Control
Unidad
AritméticoLógica

Salida
Memoria

Entrada
Computador

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Lenguaje máquina
• Lenguaje restringido y de bajo nivel que entiende el
computador.
• Expone las capacidades básicas del computador.

• Características más importantes de su arquitectura.
• Depende del computador, lo que crea incompatibilidades
entre distintos computadores.6

Instrucciones máquina
• Se almacenan en la memoria de programa.
• Realizan una única y sencilla operación.
• Utilizan un número fijo de operandos, representados de

una determinada forma.
• Codificación sistemática. ⇒ Decodificación sencilla.
• Son autocontenidas e independientes.

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Ejecución de instrucciones
: 1000100086008113831203130430A4007F30A200F2
:100020002208860000000608A5002202031D1F28E2
: 100030000314A20CA40B10288030A2000800643026
: 10004000A600A7016400A70B2328A60B21282208DD
: 100050008600000006082502031D10282508A500BB
: 10006000A4013A20250203193728A40A31282408BC
: 10007000A2000800240882077D34EE34ED34EB340E
: 10008000DE34DD34DB34BE34BD34BB347E347B340B
: 100090007734B734D734E7340520A21B4C28A300AB
: 1000A0000520A21F50282308A2000800831603136E

Memoria de programa

UnidadAritmético-Lógica

Acumulador

Ruta de
datos
Registro de Instrucción
Unidad de control

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Formatos de Instrucción (1)
• Representación de la instrucción.

o Significado de cada uno de los bits.
• Información que debe contener:
o Operación a realizar.
o Dirección de los operandos y de los resultados.
o Dirección de la siguiente instrucción.
o Modo de representación de los operandos.

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Formatosde Instrucción (2)
• Las instrucciones se dividen en campos de una longitud

determinada.
• Tipos básicos de campos:
 Código de operación (COP).
 Campo/s de dirección (CD).
COP

CD1
COP

COP

CD2

Instrucción de 2 operandos

CD

Instrucción de 1 operando
Instrucción sin operandos

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Características del
Formato de Instrucción
• Pocos formatos y sistemáticos.
• Instrucciones cortas mejor quelargas: menos memoria
y mayor rapidez de ejecución.
o No se suele especificar la representación.
o No se suele poner la dirección de la siguiente
instrucción.
o El resultado suele coincidir con un operando.
• El tamaño de los formatos suelen encajar con el tamaño
de palabra de la máquina.
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Campo de Código de Operación
Función: codificar la función que debe realizar la instrucción.
Codificación enbloque

Codificación por extensión

• Instrucciones de tamaño variable.

• Instrucciones de tamaño fijo.

• Tamaño COP fijo.

• Tamaño COP variable.

• Con n bits se pueden obtener 2n

• Extensión de COP para

COP distintos.

instrucciones. con menor número de

• Ej: Intel, Motorola.

operandos.
• Ej: PowerPC.

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Codificación por extensión (1)
Ejemplo: Un computador tiene las siguientes...