Procesadores

2.1. CICLOS DE MAQUINA Y CICLOS DE INSTRUCCION
Se denomina ciclo de instrucción al tiempo durante el cual el microprocesador ejecuta una instrucción completa.
El ciclo de instrucción se subdivide a su vez, en ciclos de máquina. Un ciclo de máquina es el tiempo durante el cual el microprocesador realiza una operación elemental. Cada ciclo de máquina emplea varios ciclos (impulsos) de reloj."M1" es el ciclo de máquina correspondiente a la búsqueda del código de operación, durante el cual, la pata M1 del microprocesador se coloca a nivel bajo. El ciclo de máquina M1 ocupa 4 ciclos de reloj; un ciclo de reloj dura aproximadamente 0.29 microsegundos (millonésimas de segundo), por lo que el ciclo M1 dura 1.14 microsegundos.
Un ciclo de memoria es una operación de lectura o escrituraen memoria, emplea 3 ciclos de reloj, y dura 0.86 microsegundos.

2.2. SECUENCIA DE ACCIONES DEL CICLO DE INSTRUCCION
Habitualmente son cuatro los eventos o pasos que se llevan a cabo en cada ciclo de instrucción (ciclo de fetch):
Buscar la instrucción en la memoria principal:
Se vuelca el valor del contador de programa sobre el bus de direcciones. Entonces la CPU pasa la instrucción de lamemoria principal a través del bus de datos al Registro de Datos de Memoria (MDR). A continuación el valor del MDR es colocado en el Registro de Instrucción Actual (CIR), un circuito que guarda la instrucción temporalmente de manera que pueda ser decodificada y ejecutada.
Decodificar la instrucción:
El decodificador de instrucción interpreta e implementa la instrucción. El registro deinstrucción (IR) mantiene la instrucción en curso mientras el contador de programa (PC, program counter) guarda la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ser ejecutada.
* Recogida de datos desde la memoria principal
También se lee la dirección efectiva de la memoria principal si la instrucción tiene una dirección indirecta, y se recogen los datos requeridos de la memoria principal para serprocesados y colocados en los registros de datos.
Ejecutar la instrucción:
A partir del registro de instrucción, los datos que forman la instrucción son decodificados por la unidad de control. Ésta interpreta la información como una secuencia de señales de control que son enviadas a las unidades funcionales relevantes de la CPU para realizar la operación requerida por la instrucción.
Almacenaro guardar resultados:
El resultado generado por la operación es almacenado en la memoria principal o enviado a un dispositivo de salida dependiendo de la instrucción. Basándose en los resultados de la operación, el contador de programa se incrementa para apuntar a la siguiente instrucción o se actualiza con una dirección diferente donde la próxima instrucción será recogida.
El ciclo de búsqueda:Los pasos 1 y 2 del ciclo de instrucción se conocen como ciclo de búsqueda (fetch). Estos pasos son idénticos en todas las instrucciones. El ciclo de búsqueda procesa la instrucción a partir de la palabra de instrucción, que contiene el código de operación y el operando.
El ciclo de ejecución:
Los pasos 3 y 4 del ciclo de instrucción se conocen como ciclo de ejecución. Estos pasos cambiaráncon cada tipo de instrucción.
El primer paso del ciclo de ejecución es el proceso de memoria, en que los datos se transfieren entre el CPU y el módulo de entrada/salida (I/O). A continuación se produce el proceso de datos, que usa operaciones matemáticas así como operaciones lógicas en referencia a los datos. Después tiene lugar el paso de alteraciones centrales, que son una secuencia deoperaciones, por ejemplo una operación de salto. El último paso es una operación combinada de todos los otros pasos.

3.1. JERARQUÍA DE MEMORIA
En un ordenador hay una jerarquía de memorias atendiendo al tiempo de acceso y a la capacidad que normalmente son factores contrapuestos por razones económicas y en muchos casos también físicas. Comenzando desde el procesador al exterior, es decir en orden...