Micropocesador

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Microprocesadores: lógica y diseño
 
1. Registros
2. Unidad aritmético lógica
3. Memoria de programa
4. Diseño de un microprocesador
5. Conclusiones
6. Bibliografía
1. Registros
1.1 Introducción.
Esencialmente, un microprocesador es un circuito de alta escala de integración (LSI), compuesto de muchos circuitos mas simples como son los Fip-flops, contadores,registros, decodificadores, comparadores, etc; todos ellos en una misma pastilla de silicio, de modo que el microprocesador puede ser considerado un dispositivo lógico de propósito general o universal. Todos estos componentes que llevan a cabo físicamente la lógica y operación del microprocesador se denominan el hardware del micro. Además existe una lista de instrucciones que puede realizar oacciones que puede llevar a cabo el micro. Éstas constituyen el lenguaje del micro o software.
Pongamos de ejemplo un micro que puede realizar cuatro tareas lógicas: AND, OR, NAND, XOR. Estas cuatro acciones serian el lenguaje del micro y a cada una le corresponderá una combinación binaria de dos dígitos.
Acción | Código |
AND | 00 |
OR | 01 |
NAND | 10 |
XOR | 11 |
Tabla 1. Operaciones ysu código
El hardware quedaría de la siguiente manera:
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Fig 1. Ejemplo de procesador de operaciones lógicas.
En este ejemplo se puede ver claramente lo que es un microprocesador. Las señales de control son las que ejecutan cada una de las cuatro instrucciones que el micro puede realizar. Los datos se presentan en las líneas A y B.
Sin embargo, en la actualidad se requiere que un sistemacuente con una unidad de control, unidad aritmético / lógica y algunos registros para que se le pueda denominar microprocesador. La forma en que están conectados estas unidades se denomina la organización de un microprocesador.
Los sistemas digitales simples pueden ser diseñados por medio de tablas de estado. De esta manera se llega a circuitos lógicos secuenciales de grado no muy complejo. Sinembargo, a la hora de diseñar circuitos lógicos complejos las tablas de estado se tornan increíblemente complicadas, extensas y poco prácticas. Una manera de poder llegar a este tipo de circuitos es describir el sistema digital desde el punto de vista operacional. De esta manera se encuentran cuatro partes fundamentales en los sistemas digitales complejos:
a) Registros
b) Información en códigobinario
c) Operaciones realizadas con la información en los registros
d) Funciones de control que inician las operaciones.
Esta manera de ver al sistema (operacionalmente) se conoce también como lógica de transferencia ente registros y fue sumamente útil en el diseño de sistemas lógicos complejos como los sistemas de procesamiento o procesadores. En la lógica de transferencia entre registros launidad registro abarca una gran gama de circuitos lógicos como son los contadores, registros de desplazamiento, unidades de la memoria, etc. Una unidad de memoria se considera como una colección de registros de almacenamiento donde se guarda la información. De hecho, un flip-flop se considera como un registro de un bit. La información binaria puede ser código, números binarios, decimales codificadosen binario, etc. Dicha información es guardada en los registros antes mencionados. Las operaciones realizadas con la información en los registros se conocen como microoperaciones. Una microoperación es una operación elemental que se realiza en paralelo durante un periodo del pulso de reloj. Por ejemplo, sumar, restar, desplazar, borrar, cargar, etc. Las funciones de control, son las condicionesque deben de prevalecer para iniciar una secuencia de operación.
1.2 Lenguaje de transferencia.
Es necesario a este punto normalizar el lenguaje de transferencia que se utilizará de aquí en adelante. En nuestro caso utilizaremos los siguientes símbolos:
1.- Letras mayúsculas: Los registros son nombrados con letras mayúsculas como puede observarse en la figura 1.
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Fig 2. Símbolo de un...