Controles y Segmentacion

CONTROLES DEL PROCESADOR


Requisitos funcionales

Reduciendo el funcionamiento del procesador a su nivel más básico, podemos definir exactamente qué es lo que tiene que hacer, es decir, sus requisitos funcionales. La definición de estos requisitos es la base del diseño e implementación de la Unidad de Control - UC, el corazón de la CPU.

Veamos una caracterización de sus funciones a través detres puntos:

1. Controlar los elementos básicos del procesador.
2. Describir las microoperaciones que ejecuta el procesador.
3. Determinar las señales de control que se deben realizar para hacer que se ejecuten las microoperaciones.

En este sentido, ya conocemos los elementos básicos del procesador:

Unidad de Control
Unidad Aritmética Lógica
Registros especiales
Caminos de datos internosCaminos de datos externos

También hemos revisado las microoperaciones esenciales que se llevan a cabo a través del procesamiento de una instrucción y podemos clasificarlas en cuatro categorías:

Transferir datos de un registro a otro
Transferir datos de un registro hacia una interfaz externa
Transferir datos desde una interfaz externa hacia un registro
Realizar una operación aritmética o lógica,usando registros para entrada y salida

Ahora, en este punto, podemos resumir que la unidad de control realiza dos tareas básicas:

Secuenciamiento: Hace que el procesador avance a través de una serie de microoperaciones en la secuencia oportuna, basada en la instrucción que se está ejecutando.

Ejecución: La unidad de control hace que se ejecute cada microoperación y para esto es necesario lautilización de señales de control.

Señales de control

Para que la UC realice su función, debe tener entradas que le permitan determinar el estado del sistema, y salidas que le permitan controlar el comportamiento del mismo. Éstas son las especificaciones externas de la UC. La siguiente figura ilustra un modelo general de la UC:






















Modelo de la Unidad de Control consus entradas/salidas

Las entradas mostradas en la ilustración son las siguientes:

Reloj: es el encargado de “mantener la hora exacta” en el procesador. La UC hace que se ejecute una microoperación (o conjunto de microoperaciones simultáneas) en cada pulso de reloj (tiempo de ciclo del procesador o período de reloj).

Indicadores: Son requeridos para determinar el estado del procesador y elresultado de anteriores operaciones de la ALU, para verificar si se puede continuar el proceso.

Registro de instrucción: el código de operación de la instrucción en curso se usa para determinar qué microoperaciones hay que realizar durante el ciclo de ejecución.

Señales de control del bus de control: La parte de control del bus del sistema suministra señales a la UC, tales como señales deinterrupción y de reconocimiento.

Las salidas son las siguientes:

Señales de control internas al procesador: son de 2 tipos:
Para transferir datos de un registro a otro
Las que activan funciones específicas de la ALU

Señales de control hacia el bus de control: Igual, hay de 2 tipos
Señales de control de la memoria
Señales de control de módulos de E/S.

En cuanto a las señales de control, veremos trestipos:

Las que activan una función de la ALU
Las que activan un camino de datos y,
Las que son señales del bus del sistema externo u otra interfaz externa

Todas estas señales se aplican al final, como entradas binarias, directamente a puertas lógicas individuales.

La UC se mantiene al tanto de dónde está dentro de cada ciclo de instrucción. Por ejemplo, en un punto determinado, sabe cuando se vaa realizar un ciclo de captación. La UC hace esto enviando las siguientes señales de control simultáneamente:

Una señal de control, permite que el contenido de IP se transfiera a MAR y que de allí este contenido aparezca en el bus de direcciones.

Una señal de control, activa la lectura de memoria, a través del bus de control.

Una señal de control, permite almacenar el contenido del bus de...