Electronica

ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS BASADOS EN MICROPROCESADOR
• • • • • • • Historia Bloques funcionales Dimensionamiento Estructura CPU Concepto de programa Interrupciones Buses • Memoria • Entrada / Salida • Ejemplo de arquitectura: Intel8086 • Ejemplo de sistema basado en µP: PC

FIG 1.1. Babbage (1791-1871 )

FIG 1.2. Hollerith (1860-1929)

FIG 1.3. Von Neumann (1903 – 1957)

1947 19641967 1971 1974 1975 1981 1985

Efecto transistor Lenguaje BASIC Primer disco magnético Primer µP en un solo C.I. Primer S.O. (CP/M) Nacimiento Micro-Soft MS-DOS Windows

FIG 1.4. Evolución de la informática

FIG 1.5. Arquitectura de Von Neumann

FIG 1.9. Juego de instruccione FIG 1.6. Flujo de la información

FIG 1.7. Buses del sistema FIG 1.8. Arquitectura de Símplez

Estructura de laCPU
FIG 1.10. Ejemplos de programas para Símplez CPU
Computador
E/S Bus del sistema Memoria CPU

Registros

Unidad aritméticológica

Interconexión interna de la CPU Unidad de control

Unidad de Control

Estructura de la unidad de control
Unidad de control
CPU
ALU Unidad Bus de interno control

Lógica secuencial
Registros y decodificadores de la unidad de control

RegistrosRegistro de Instrucciones
Memoria de control
Instrucción = Código de Operación
C.O.

+

Modo de Direccionamiento
M.D.

+

Campo de Direcciones
C.D.

Unidad Aritmético-Lógica: ALU

Estructura de la máquina de von Neumann
Unidad aritméticológica Equipos de E/S Memoria principal

Unidad de control de programa

Descripción General

Componentes del computador: esquema de dosniveles
CPU PC IR MAR MBR E/S AR E/S BR Módulo de E/S
Instrucción Instrucción Instrucción

Memoria

Datos Datos Datos Datos

PC IR MAR MBR

= Contador de programa = Registro de instrucción = Registro de dirección de memoria = Registro de buffer de memoria

Registros

E/S AR = Registro de dirección de E / S E/S BR = Registro buffer de E / S

Concepto del programa
• Los sistemascableados no son flexibles. • El harware de uso general puede realizar distintas funciones, según las señales de control aplicadas. • En lugar de configurar el hardware, se proporciona un nuevo conjunto de señales de control.

Ciclo de instrucción básico
• Dos pasos:
– Fetch (Captación) – Execute (Ejecución)
Ciclo fetch Ciclo execute

INICIO

Captar la siguiente instrucción

Ejecutar lainstrucción

PARADA

Ciclo fetch
• El contador de programa (PC) contiene la dirección de la instrucción que se debe captar a continuación. • El procesador capta la instrucción que indica el PC desde la memoria. • El registro PC se incrementa,
– a no ser que se indique lo contrario.

Ciclo execute
• Procesador- memoria
– Transferencia de datos desde la CPU a la memoria.

• Procesador-E/S– Transferencias de datos entre la CPU y un módulo E/S. de

• Procesamiento de datos
– Realización de alguna operación aritmética o lógica con los datos.

• Esta instrucción se carga en el registro de instrucción (IR). • El procesador interpreta la instrucción y lleva a cabo la acción requerida.

• Control
– Alteración de la secuencia de ejecución. – Ejemplo: la instrucción de salto

•Combinación de estas acciones

Interrupciones Ejemplo de ejecución
Memoria 300 301 302 Registros de la CPU Memoria PC AC 300 301 302 Registros de la CPU

1940 5941 2941 0003 0002

300

1940 5941 2941 0003 0002

300 0003 1940

PC AC IR

1940

IR

940 Paso 1 941

940 Paso 2 941

• Mecanismo mediante el que otros módulos (Ejemplo: E/S) pueden interrumpir el procesamiento normal dela CPU. • Programa
– Ejemplo: desbordamiento aritmético (“overflow”), división por cero

Memoria 300 301 302

Registros de la CPU

Memoria PC AC IR 300 301 302

Registros de la CPU

1940 5941 2941 0003 0002
Memoria

300 0003 5941

1940 5941 2941 0003 0002
Memoria

301 0005 5941

PC AC IR

• Temporización
– Generadas por un temporizador interno al procesador. – Permite...