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UNIDAD 2
 
ORGANIZACIÓN BASICA Y DISEÑO DEL COMPUTADOR
 
2.1 Códigos de instrucción
 
En este capítulo presentamos una computadora básica y mostramos cómo puede especificarse su operación con enunciados de transferencia de registros. La organización de la computadora se define mediante sus registros internos, la estructura de temporización y control, y el conjunto de instrucciones queutiliza. Después se lleva a cabo, en detalle, el diseño de la computadora. Aunque la computadora básica que se presenta en este capítulo es muy pequeña en comparación con las computadoras comerciales, tiene la ventaja de ser lo suficientemente simple para mostrar el proceso de diseño sin demasiadas complicaciones.
 
La organización interna de un sistema digital está definida por la secuencia demicrooperaciones que ejecuta sobre los datos almacenados en sus registros. La computadora digital de propósito general puede ejecutar varias microoperaciones y, además, puede recibir instrucciones acerca de la secuencia específica de operaciones que debe realizar. El usuario de una computadora puede controlar el proceso mediante un programa. Un programa es un conjunto de instrucciones que especificanlas operaciones, operandos y la secuencia mediante la cual tiene que ocurrir el procesamiento.
La tarea de procesamiento de datos puede alterarse al especificar un nuevo programa con instrucciones diferentes o especificando las mismas instrucciones con otros datos.
Una instrucción de computadora es un código binario que especifica una secuencia de microoperaciones para la computadora. Los códigosde instrucciones y los datos se almacenan en la memoria. La computadora lee cada instrucción de la memoria y la coloca en un registro de control. Entonces el control interpreta el código binario de la instrucción y procede a ejecutarlo mediante una secuencia de microoperaciones. Cada computadora tiene un conjunto de instrucciones único. La capacidad de almacenar y ejecutar instrucciones, elconcepto de programa almacenado, es la propiedad más importante de una computadora de uso general.
 
Un código de instrucción es un grupo de bits que instruye a la computadora sobre cómo ejecutar una operación específica. Por lo general, se divide en partes y cada una tiene una interpretación propia. La parte más básica de un código de instrucción es su parte de operación. El código de operación deuna instrucción es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar. El número de bits requerido para el código de operación de una instrucción depende de la cantidad total de operaciones disponibles en la computadora. El código de operación debe estar formado de por lo menos n bits para un conjunto dado de 2 (o menor) operaciones diferentes. Comoejemplo, consideremos una computadora con 64 operaciones diferentes, una de las cuales es la operación sumar (ADD). El código de operación consta de seis bits, con una configuración de bits 110010 asignada a la operación ADD. Cuando este código de operación se decodifíca en la unidad de control, la computadora emite señales de control para leer un operando de la memoria y sumar el operando a unregistro del procesador.
 
En este punto, debemos reconocer la relación entre una operación de computadora y una microoperación. Una operación es parte de una instrucción almacenada en la memoria de la computadora. Es un código binario que le dice a la computadora que ejecute una operación específica. La unidad de control recibe la instrucción de la memoria e interpreta los bits de código de laoperación. Después emite una secuencia de señales de control para iniciar microoperaciones en los registros internos de la computadora. Para cada código de operación, el control envía una secuencia de microoperaciones necesarias para la implantación del hardware de la operación especificada. Por esta razón, a veces un código de operación se denomina macrooperación, porque especifica un conjunto de...