Arquitectura Del Computador

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPUTADORES
Un computador es una máquina que toma como entrada datos e instrucciones propias de su arquitectura, ejecuta una a una las instrucciones, y produce resultados, en forma de datos de salida. De esta forma, la “inteligencia” de los computadores estará dada por la secuencia de instrucciones que éste debe ejecutar.

Las instrucciones de máquina son unconjunto predeterminado de órdenes propias de la máquina, que ha sido especificado por sus fabricantes. Este conjunto de órdenes tiene como objetivo que el computador realice determinadas funciones.

Unidad central de proceso (CPU)
La CPU está compuesta por la unidad aritmética, la unidad de control y la memoria.
Adicionalmente se puede contar con dispositivos de entrada/salida, como discosduros, monitor, mouse, etc.

Unidad de control
Se encarga del funcionamiento de todo el conjunto. Su funcionamiento general consiste en:
•Leer una instrucción de la memoria
•Interpretar la instrucción
•Leer los datos de memoria referenciados
•Ejecutar la instrucción, y si es necesario, almacenar el resultado

Registros de control y estado
• Residen en la unidad de control
– Contadorde programa (PC)
– Cabecera de la pila (SP)
– Registro de instrucción (IR)
– Registro de estado

Registros de control y estado
Residen en la unidad de control, dependen de la arquitectura del computador.
Los registros principales son:
•Estado: Información producida por alguna de las últimas instrucciones del programa
•Contador de programa (PC – Program Counter): Almacena ladirección de la siguiente instrucción
•Registro de instrucción (IR – Instruction Register): almacena la instrucción que se va a ejecutar
•Apuntador a la pila (SP – Stack Pointer): Maneja la pila en memoria principal

Modelo de programación del computador
• Elementos de almacenamiento
– Registros generales
– PC
– SP
– SR
– RAM
– Mapa E/S
• Juegos de instrucciones
•Secuencia de funcionamiento

Modelo de programación del computador
El modelo de programación del computador está compuesto de:
•Elementos de almacenamiento: Son aquellos elementos visibles a las instrucciones de máquina, tales como los registros generales, el contador de programa, el apuntador a la pila, el registro de estado, la memoria RAM y el mapa de Entrada/Salida.
•Juegos de instrucciones: Sonaquellas operaciones que puede realizar la máquina, unido a los modos de direccionamiento, que especifican cómo se identifican los elementos de almacenamiento que intervienen en las instrucciones.
•Secuencia de funcionamiento: Modo en que se ejecutan las instrucciones de máquina

Registro de estado
Almacena la información producida por alguna de las últimas instrucciones del programa. Elvalor de los bits de este registro puede ser usado para conocer el estado de una operación aritmética o la información sobre la forma en que se debe comportar la máquina. El registro de estado se compone de:
•Bits aritméticos
•Signo: Almacena el signo de la última operación realizada
•Acarreo: Se activa si la última suma o resta realizada posee acarreo
•Cero: Se activa si elresultado de la última operación es cero
•Desbordamiento: Se activa si la última operación produjo desbordamiento
•Bits de nivel de ejecución: Permiten establecer el nivel de ejecución
•Bits de control de interrupciones: Interrupciones que puede aceptar el procesador

Niveles de ejecución
• Nivel de usuario: Instrucciones de máquina restringidas, acceso a determinados registros
•Nivel de núcleo: Todas las instrucciones, acceso sin restricción

Nivel de usuario
Este nivel es menos permisivo, algunas de las instrucciones de máquina se encuentran restringidas (entrada/salida, gestión de memoria), y sólo se tiene acceso a determinados registros. El nivel de usuario sólo permite modificar los bits 0 a 5 del registro de estado, y el apuntador de la pila del usuario

Nivel de...