03 Elementos De La Unidad Procesadora Generalizada

La Unidad Procesadora.

• En un sistema digital complejo, la capa de hardware de la máquina es el nivel más
bajo del modelo de capas de un sistema microcomputarizado.
• La unidad procesadora es una parte del nivel de hardware y consiste de una Unidad
Aritmética Lógica y un grupo de registros de propósito general o específico.
• La unidad procesadora es el hardware final en donde se ejecutan lasinstrucciones
de la máquina.
• Para poder ejecutar una instrucción de máquina la unidad procesadora debe ser
controlada por el hardware de la Unidad de Control. La función de la Unidad de
Control es generar las señales de control para que los datos viajen por la Unidad
Procesadora de forma de realizar las instrucciones de programa en lenguaje de
máquina.
•

Lenguaje de máquina no es lo mismo quelenguaje ensamblador.

Esquema de Unidad Procesadora Típica

Componentes de la Unidad Procesadora.

• Los Registros R0, R1, R2, R3 sirven para almacenamiento de datos y se
interconectan para realizar operaciones de transferencia directa o para realizar diversas
microoperaciones.
• Cada registro está conectado a dos conjuntos de multiplexores cuya salida forman
los buses A y B. Las entradas decontrol en cada conjunto de multiplexores
seleccionan un registro para el bus correspondiente.
• Los buses A y B se aplican a las entradas de la ALU y son los operandos de las
instrucciones de ALU. Las entradas de control de la ALU determinan la operación en
particular que se efectuará con los operandos de entrada a ella.
• El resultado de operación de ALU es la entrada a la unidad de corrimiento.Los
datos de salida de la ALU se pueden correr a la derecha o a la izquierda, o pueden
pasar por la unidad de corrimiento sin cambio, dependiendo de las entradas de control
de la unidad de corrimiento.
• El resultado de la operación de corrimiento se coloca en el bus de salida que a su
vez se conecta a las entradas de todos los registros. El registro destino que recibe el
resultado del bus de salidaes seleccionado por un decodificador. El decodificador
activa una entrada de carga de registros para producir la trayectoria de transferencia
entre los datos del bus de salida y el registro destino.
• El bus de salida tiene otras terminales para transferir datos de la unidad
procesadora a un dispositivo externo. Los casos del exterior pueden entrar a la unidad
procesadora a través de lasterminales de datos de entrada en uno de los multiplexores.

Unidad de Control
• La unidad de control que supervisa el funcionamiento de la trayectoria de datos del
procesador debe dirigir el flujo de información a través de los buses, la ALU y la
unidad de corrimiento seleccionando las diversas componentes de la unidad.
• Ejemplo de realización de una operación.
R1 ← R2 + R3
• La unidad de control debeproporcionar variables de selección binaria a las
siguientes entradas de selección:
• Líneas de control MUX A: Para colocar el contenido de R2 en el bus A.
• Líneas de control MUX B: Para colocar el contenido de R3 en el bus B.
• Líneas de control ALU: Para generar la operación aritmética A + B.
• Líneas de control Unidad de Corrimiento: Para generar una transferencia
directa de la salida de la ALUal bus de salida (no hay corrimiento).
• Selector del destino del decodificador: Para cargar el contenido del bus de
salida en R1.
• Los cinco conjuntos de variables de selección deben generarse en forma simultánea
y deben estar disponibles en las terminales los correspondientes dispositivos al inicio
de un periodo de pulsos de reloj.
•

Los datos binarios de los dos registros fuente debenpropagarse a través de los
multiplexores, la ALU, la unidad de corrimiento y a las entradas del registro destino,
todo durante un periodo de pulsos del reloj.

• Después, cuando llega la siguiente transición de borde del reloj, la información
binaria en el bus de salida se carga en el registro destino. Para obtener un tiempo de
respuesta rápido, la ALU se construye con circuitos de alta velocidad y la...