Electronica

Conjunto de instrucciones

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Conjunto de instrucciones
Un conjunto de instrucciones o repertorio de instrucciones, juego de instrucciones o ISA (del inglés Instruction Set Architecture, Arquitectura del Conjunto de Instrucciones) es una especificación que detalla las instrucciones que una CPU de un ordenador puede entender y ejecutar, o el conjunto de todos los comandos implementados por undiseño particular de una CPU. El término describe los aspectos del procesador generalmente visibles a un programador, incluyendo los tipos de datos nativos, las instrucciones, los registros, la arquitectura de memoria y las interrupciones, entre otros aspectos. Existe principalmente de 3 tipos: CISC (Complex Instruction Set Computer), RISC (Reduced Instruction Set Computer) y SISC (SimpleInstruction Set Computing). La arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) se emplea a veces para distinguir este conjunto de características de la microarquitectura, que son los elementos y técnicas que se emplean para implementar el conjunto de instrucciones. Entre estos elementos se encuentran las microinstrucciones y los sistemas de caché. Procesadores con diferentes diseños internos puedencompartir un conjunto de instrucciones; por ejemplo el Intel Pentium y AMD Athlon implementan versiones casi idénticas del conjunto de instrucciones x86, aunque tienen diseños internos completamente opuestos.

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 operaciones más 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 deconjuntos son: • Desplazamiento • Establecer un registro a un valor constante • Mover datos desde una posición de memoria a un registro y viceversa. Esto se realiza para 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 enalguno 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 ciertacondición • 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 ejemplosson:

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

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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 al mismo 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...