electronica

El lenguaje máquina

El lenguaje máquina está construido a partir de los estados discretos o instrucciones. En la arquitectura de procesamiento, una instrucción dada puede especificar:

Registros particulares para operaciones aritméticas, de direccionamiento o de control.
Ubicaciones particulares de memoria
Modos de direccionamiento para interpretar operandos

Las operacionesmás complejas se construyen a partir de estas, que(en una máquina Von Neumann) se ejecutan secuencialmente, o según el control de flujo.

Muchas o pocas de las operaciones disponibles incluidas en la mayoría de conjuntos son:

Desplazamiento
Establecer un registro a un valor constante
Mover datos desde una posición de memoria a un registro y viceversa. Esto se realizapara obtener datos para operaciones matemáticas y su almacenamiento.
Leer y escribir datos desde dispositivos de hardware
Operaciones matemáticas
Sumar, restar, multiplicar o dividir dos registros y colocar el resultado en alguno de ellos.
Realizar operaciones bit a bit, teniendo el AND y el OR de cada bit en un par de registros, o el NOT de cada bit en un registro.Comparar dos valores que se encuentren en registros(por ejemplo, si son iguales o si uno es mayor que otro)
Afectan al flujo de programa
Saltar a otra posición del programa y ejecutar instrucciones allí.
Saltar a otra posición si se cumple cierta condición
Saltar a otra posición, pero salvando la posición actual para poder volver (realizar una llamada,por ejemplo call printf)

Algunos ordenadores incluyen instrucciones "complejas". Dichas instrucciones pueden tomar muchas instrucciones en otros equipos. Estas se caracterizan por instrucciones que necesitan varios pasos, como el control de múltiples unidades funcionales. Algunos ejemplos son:

Ahorro de registros en la pila
Mover grandes bloques de memoria
Complejas operacionesand/or con aritmética de coma flotante, tales como el seno o la raíz cuadrada.
Instrucciones que combinan ALU con un operando de la memoria más que de registros.

Un tipo complejo de la instrucción que ha llegado a ser particularmente popular recientemente es SIMD (Single Instruction, Multiple Data), una operación que realice la misma operación aritmética en pedazos múltiples de datos almismo tiempo. SIMD tienen la capacidad de manipular vectores y matrices grandes en tiempo mínimo. Las instrucciones de SIMD permiten la paralelización fácil de los algoritmos implicados comúnmente en sonido, imagen, y el proceso video. Varias implementaciones de SIMD se han traído al mercado bajo nombres comerciales tales como MMX, 3DNow! y AltiVec.

El diseño de sistemas de instrucción es unaedición compleja. Había dos etapas en la historia para el microprocesador. El primer era el CISC (Complex Instruction Set Computer) que tenía muchas instrucciones diferentes. En los años 70 IBM hicieron la investigación y encontraron que muchas instrucciones en el sistema podrían ser eliminadas. El resultado era el RISC (Reduced Instruction Set Computer), una arquitectura que utiliza un sistemamás pequeño de instrucciones. Un conjunto de instrucción más simple puede ofrecer el potencial para velocidades más altas, tamaño reducido del procesador, y consumo de energía reducido. Sin embargo, un conjunto más complejo puede optimizar operaciones comunes, mejorar memoria/eficiencia de cache, o simplificar la programación.
Implementación del conjunto de instrucciones

Cualquier conjunto deinstrucciones se puede implementar de varias maneras. Todas las maneras de implementar un conjunto de instrucciones dan el mismo modelo programado, y todas pueden hacer funcionar los mismos ejecutables binarios. Las varias maneras de implementar un conjunto de instrucciones dan diversas compensaciones entre el coste, el funcionamiento, el consumo de energía, el tamaño, el etc.

Al diseñar...