Diseño de CPU a la medida

UNIVERSIDAD RAFAEL LANDIVAR DE GUATEMALA
Facultad de Ingeniería
Ingeniería en Informática y Sistemas
Arquitectura del Computador I

Documento del Diseño de la Arquitectura y Estructura del
Procesador URL 2010

Guatemala, 09 de julio de 2010

ÍNDICE
PÁGINA

1. INTRODUCCIÓN
1.1
1.2

1.3

1.4
1.5

PROPÓSITO
OBJETIVOS DEL PROYECTO
1.2.1 OBJETIVOS GENERALES
1.2.2 OBJETIVOSESPECÍFICOS
ALCANCES Y LÍMITES
1.3.1 ALCANCES
1.3.2 LÍMITES
TÉRMINOS IMPORTANTES Y DEFINICIONES
REFERENCIAS

3
3
3
4
4
4
5

2. DESCRIPCIÓN GENERAL
2.1
2.2

DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DEL SISTEMA
ATRIBUTOS DE CALIDAD DEL SISTEMA

6
7

3. REQUERIMIENTOS ESPECÍFICOS
3.1

FUNCIONES DE LA SOLUCIÓN
3.1.1 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
3.1.2 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES

7
9

4.FUNDAMENTOS TEÓRICOS
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
ARQUITECTURA VON NEUMANN
UNIDAD ARITMÉTICO Y LÓGICA
UNIDAD DE CONTROL
UNIDAD DE MEMORIA
REGISTROS
PERIFÉRICOS DE I/O
CANAL DEL SISTEMA
MICROPROCESADOR

9
10
11
12
12
13
14
15
16

5. ARQUITECTURA DEL SET DE INSTRUCCIONES

18

Documento del Diseño de la Arquitectura y Estructuradel Procesador URL 2010

Página 1

6. DISEÑO DE LA ARQUITECTURA
COMPONENTES
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9

Y ESTRUCTURA DE

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO: UC, ALU, REGISTROS
Y CANAL DEL SISTEMA
22
UNIDAD DE CONTROL
25
UNIDAD ARITMÉTICO Y LÓGICA
37
MEMORIA Y REGISTROS
40
INTERFACES DE ENTRADA
42
INTERFACES DE SALIDA
45
CONTROLADORES DE ENTRADA
40CONTROLADORES DE SALIDA
47
FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL CONTROLADOR I/O
51

7. SISTEMA OPERATIVO DE LA COMPUTADORA
7.1 BLOQUE DE INSTRUCCIONES
7.2 BLOQUE DE DATOS

52
53

8. EJEMPLO DE PROGRAMA PARA EJECUTAR CON EL
PROCESADOR
8.1
8.2

BLOQUE DE INSTRUCCIONES
BLOQUE DE DATOS

53
54

9. DESCRIPCIÓN DEL DESARROLLO DEL PROYECTO
9.1
9.2
9.3
9.4

10.

CALENDARIO DEL DESARROLLO DELPROYECTO
EQUIPOS DE TRABAJO PARA EL DESARROLLO
PROYECTO
PROBLEMAS EN EL DESARROLLO DEL PROYECTO
ESTADO FINANCIERO DEL PROYECTO AL 09/07/2010

ANEXOS

10.1 ANEXO A – ENUNCIADO DEL PROYECTO
10.2 ANEXO B – CONTROL DE CAMBIOS DEL DOCUMENTO

11.

55
DEL
55
56
58

REFERENCIAS

Documento del Diseño de la Arquitectura y Estructura del Procesador URL 2010

62
65
67

Página 2Documento del Diseño de la Arquitectura y Estructura del
Procesador URL 2010
Autor: Estudiantes del Curso de Arquitectura del Computador I
Lugar y Fecha: Guatemala, 09 de julio de 2010
1. INTRODUCCIÓN
1.1

PROPÓSITO

El presente documento tiene como fin primordial presentar el diseño de la
arquitectura y estructura del procesador de instrucciones aritméticas y lógicas,
propuesto comoproyecto en el curso Arquitectura del Computador I de la
Universidad Rafael Landívar de Guatemala. A través del presente documento se
pretende detallar los requerimientos generales y específicos del proyecto; así
mismo, se muestra el diseño de la arquitectura de la computadora a desarrollar,
para luego poder construir e implementar adecuadamente la arquitectura
diseñada.

1.2

OBJETIVOS DELPROYECTO
1.2.1 OBJETIVOS GENERALES

Desarrollar un procesador que permita la ejecución de instrucciones de tipo
aritmético, lógicas y el control de dispositivos electrónicos externos.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
“Diseñar la arquitectura necesaria para el funcionamiento adecuado de la
computadora.”
“Permitir la carga de un programa en memoria para la ejecución de instrucciones
aritméticas ylógicas”
“Desarrollar un dispositivo de entrada que le permita al usuario el ingreso de datos
a la computadora.”
“Desarrollar un dispositivo de salida que le permita al usuario visualizar resultados
de las operaciones aritméticas y lógicas.”
“Permitir el control (encender o apagar), así como la detección del estado
(encendido o apagado), de dispositivos electrónicos externos, a través de...