Organización y arquitectura interna de la cpu

ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA INTERNA DE LA CPU

Diagrama de bloques

Los bloques funcionales básicos son: la unidad de procesamiento central (CPU), la memoria principal, y el procesador de Entrada - Salida.

Unidad de proceso central: esta es la responsable de la interpretación y ejecución de instrucciones contenidas en la memoria principal, las comunicacionesentre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 canales funcionalmente distintos: el de direcciones y el de datos.
Para introducir en la memoria, una instrucción especifica, la CPU envía a dicha memoria la dirección de la instrucción por el canal de direcciones y recibe por el mismo medio la instrucción que está en esa dirección.
Parte de la instrucción es utilizada por laCPU para identificar la operación. Esta parte se llama código de operación de la instrucción. La información restante se utiliza para determinar la o las localidades de los datos con los cuales se va a efectuar la operación.
La acción de leer una instrucción en la CPU y prepararla para su ejecución se denomina ciclo de búsqueda. Para completar una instrucción la CPU decodifica el código deoperación, genera las señales de control que se necesitan para introducir los operandos requeridos y controla la ejecución de la instrucción.
Por ejemplo, suponiendo que la operación especificada consiste en sumar 2 números requeridos en 2 registros de la CPU y almacenar el resultado en un tercer registro de la CPU. Para efectuar esta instrucción, la CPU identificará los 2 registros y generarálas señales de control adecuados para conectar los registros a la unidad de Aritmética y Lógica (ULA).
La CPU también haría que la ULA funcione como sumadora y dirija la salida hacia el tercer registro. El proceso de realización que especifica una función se denomina ciclo de ejecución.
Los nombres ciclos de búsqueda y ciclos de ejecución derivan de la naturaleza cíclica de la operación de lacomputadora una vez que esta empieza a funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el termino ciclo de maquina.
La CPU puede dividirse funcionalmente en 3 subunidades, la unidad de control, dedicada a los ciclos de búsqueda y ejecución, la ULA que desempeña funciones aritméticas como por ejemplo, suma y resta, delógica por ejemplo AND, OR y un conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en la CPU y a ciertas funciones de control.

Registro e instrucciones de la CPU

Registros

Instrucciones

Aritmética y Lógica

Movimientos
de datos

Operaciones de datos en bloque

Instrucciones de control de programaInstrucciones Instrucciones de Entrada-Salida

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 delconjunto básico de registros de control se deben incluir a los siguientes:

1) Contador de programa (PC).
2) Registro de direcciones de la memoria (MAR).
3) Registro de datos (RD).
4) Registro de instrucciones (IR).
5) Palabra de estado de programa (PSW).

1) (PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lotanto contiene la dirección de la siguiente 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...