estructura y funcionamiento de cpu

Unidad II: Estructura y funcionamiento de la CPU
2.1 Organización del procesador
Un procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de
control/estado. Los registros visibles por el usuario pueden ser de uso general o
tener una utilidad especial, mientras que los registros de control y estado se usan
para controlar el funcionamiento del procesador, un claro ejemploes el contador
de programa.

Los procesadores utilizan la segmentación de instrucciones para acelerar la
ejecución. La segmentación de cauce se puede dividir en ciclo de instrucción en
varias etapas separadas que operan secuencialmente, tales como la captación de
instrucción, decodificación de instrucción, cálculo de direcciones de operando,
ejecución de instrucción y estructura deloperando resultado.

2.2 Estructura de registros
El Registro está organizado en una estructura jerárquica compuesta por subárboles con
sus respectivas claves, subclaves y entradas.
El contenido del Registro puede variar considerablemente de un equipo a otro, en función
de los dispositivos, servicios y programas instalados en cada equipo.
Las claves pueden contener subclaves que, a su vez, puedencontener otras subclaves.
Aunque la mayor parte de la información del Registro se almacena en disco y se
considera permanente, algunos datos almacenados en claves volátiles se sobrescriben
cada vez que se inicia el sistema operativo.

2.2.1 Registros visibles para el usuario
Minimizan el acceso entre el microprocesador y cpu, debido a que se encuentran
dentro del CPU, son manipulables porlenguaje de máquina. Aquí tenemos los 2
principales:

1) Registros de Datos. (Manipulables a bajo nivel).
2) Registro de Direcciones (Manipulables a bajo nivel).
• Registro de índice.
Sirve para direccionamiento, es similar al “PC”, pero tiene un valor base de
autoincremento: Ejemplo: Base 3  3, 6, 9…n, n+1; que se irá sumando para
obtener una dirección más efectiva.

2.2.2 Registros decontrol y de estados
Hay diversos registros del procesador que se emplean para controlar su
funcionamiento. La mayoría de ellos, en la mayor parte de las máquinas, no son
visibles por el usuario. Algunos de ellos pueden ser visibles por ciertas
instrucciones máquina ejecutadas en un modo de controlo de sistema operativo.
Naturalmente, máquinas diferentes tendrán distintas organizaciones deregistros y
usarán distinta terminología. A continuación se presenta una lista razonablemente
completa de tipos de registros, con una breve descripción.
Son esenciales cuatro registros para la ejecución de una instrucción:


Contador de programa (Program Counter, PC): contiene la dirección
de la instrucción a captar.



Registro de instrucción (lnstruction Register, IR): contiene lainstrucción captada más recientemente.



Registro de dirección de memoria (Memory Address Register, MAR):
contiene la dirección de una posición de memoria.



Registro intermedio de memoria (Memory Buffer Register, MBR):
contiene la palabra de datos a escribir en memoria o la palabra leída
más recientemente.

No todos los procesadores tienen registros internos designados como MAR yMBR, pero es necesario algún mecanismo de almacenamiento intermedio

equivalente mediante el cual se dé salida a los bits que van a ser transferidos al
bus del sistema y se almacenen temporalmente los bits leídos del bus de datos.
Típicamente, el procesador actualiza PC después de cada captación de
instrucción de manera que siempre apunta a la siguiente instrucción a ejecutar.
Unainstrucción de bifurcación o salto también modificará el contenido de PC. La
instrucción captada se carga en IR, donde son analizados el código de operación y
los campos de operando. Se intercambian datos con la memoria por medio de
MAR y de MBR. En un sistema con organización de bus, MAR se conecta
directamente al bus de direcciones, y MBR directamente al bus de datos. Los
registros visibles por el...