Unidad de control

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Introducción a la unidad de control
La unidad de control el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son básicamente dos.
Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar los códigos de operación y los modos de direccionamiento de lasinstrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos.
Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción. También debe controlar
el secuenciamiento de las instrucciones en función de la evolución del registro contador de programa.
Se llaman señales de control a las variablesbinarias que controlan las entradas y salidas de información de los registros y el funcionamiento de las unidades funcionales.
La ejecución de una instrucción se divide en varias etapas que deben realizarse según una secuencia muy precisa de señales de control que establece la señal de control. Hay dos formas básicas para implementar la unidad de control:
- Unidad de control cableada: Realiza susfunciones mediante elementos hardware. No la analizaremos en profundidad aquí.
-Unidad de control microprogramada: Es mas lenta que la anterior, pero permite implementar instrucciones mas potentes y flexibles. Será analizada en profundidad en los siguientes apartados.
EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN
Ahora se intentará conjuntar la secuencia de operaciones elementales necesarias para ejecutar unainstrucción. Considérese la instrucción “Sumar el contenido de la localización NUM de la memoria al registro R1″. Para simplificar las cosas, la dirección NUM se da en forma explícita en el campo de dirección de la instrucción. Entonces, la localización NUM se especifica en el modo directo de memoria. La ejecución de esta instrucción requiere de las siguientes acciones.
1.Traer la instrucción2.Traer el primer operando (el contenido de la localización de la memoria a la que señala el campo de dirección de la instrucción).
3.Realizar la adición
4.Cargar el resultado en RI.
PASO
1 .- PC salida, MAR entrada, Leer, Borrar Y, Fijar el acarreo de la ALU, Suma, Zentrada
2.- Z salida, PC entrada, Espera a MFC
3.- MDR salida, IR salida
4.- Campo de dirección de IR salida, MAR entrada, Leer5.- R1salida, Yentrada, Espera a MFC
6.- MDR salida, Suma, Z entrada
7.- Z salida, R1 entrada
8.- Fin
En la figura 8 se da la secuencia de pasos de control necesarios para implantar las operaciones anteriores en la estructura de bus único. Entonces, la ejecución de instrucción sucede de la siguiente forma. En el paso 1 la operación de traída de la instrucción se inicia cargando el contenidodel PC en el MAR y enviando una solicitud de Leer a la memoria. A1 mismo tiempo se incrementa el PC en 1 a través del uso de la ALU. Esto se logra poniendo una de las entradas a la ALU (registro Y) en 0 y la otra entrada (bus de la CPU) en el valor presente que contenga el PC. Al mismo tiempo el acarreo a la ALU se iguala a 1 y se especifica una operación de Sumar.
El valor actualizado se regresadel registro Z al PC durante el paso dos. Obsérvese que el paso dos se inicia inmediatamente después de emitir la solicitud de Leer de a memoria, sin necesidad de esperar la conclusión de la función de la memoria. Sin embargo, el paso 3 tiene que retardarse hasta que se reciba el MFC. En el paso 3, a palabra traída de la memoria se carga en el IR (registro de instrucción: instruction register).Los pasos del 1 al 3 constituyen la fase de traída de instrucción de la secuencia de control. Desde luego, esta parte es la misma para todas las instrucciones.
En cuanto el IR está cargado, el circuito de decodificación de instrucción interpreta su contenido. Esto permite a la circuitería de control elegir las señales adecuadas para la parte restante de la secuencia de control, pasos 4 a 8, a...
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