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ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

UNIMET

Prof. Sandro Costantini

GUIA 24: REPERTORIO DE INSTRUCCIONES
INSTRUCCIONES
Las instrucciones maquinas son las acciones elementales que puede ejecutar un computador. Una
acción compleja deberá codificarse como una secuencia de instrucciones máquina en lo que se
denomina un programa. La arquitectura de un procesador entendida como el conjunto de recursosoperativos disponibles por un programador a nivel de lenguaje maquina queda definida por el repertorio
de instrucciones ISA (Instruction Set Architecture). En general, una instrucción básica que el computador
realiza sobre unos datos ubicados en la memoria o en los registros de la maquina y a los que accede
utilizando un modo de direccionamiento.
Un repertorio de instrucciones no sólo define lasoperaciones que el computador puede realizar (sumas,
restas, etc.) sino que también incluye descripciones del modelo de programación, es decir registros
accesibles por el programador, modos de direccionamiento, tipos de operados, tamaño de los buses etc.
Desde el punto de vista del diseñador el repertorio de instrucciones da las especificaciones funcionales
de la Unidad Central de Proceso (CPU). Elobjetivo de los diseñadores de computadores es encontrar un
repertorio que haga fácil la construcción del hardware y del compilador al tiempo que se maximiza el
rendimiento y se minimiza el coste.
Por consiguiente, la arquitectura ISA de un procesador viene determinada por los siguientes factores.
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•

Tipo de instrucciones a realizar
Tipos de representación de los datos
Modos de direccionamientoque son mecanismos utilizados para especificar un operando o la
ubicación de un operando.
Formatos de las Instrucciones que indican como se codifica y distribuye la información en la
instrucción

TIPOS DE INSTRUCCIONES
La selección del juego de instrucciones de un computador es uno de los puntos críticos de diseño. Las
Instrucciones más frecuentes son:
• Movimiento de datos
• Modificación desecuencia
• Aritméticas
• Comparación
• Lógicas
• Desplazamiento
• De entrada/salida

FORMATO DE LAS INSTRUCCIONES
El formato de una instrucción máquina define la disposición y el reparto de sus bits entre los
componentes de la instrucción. El formato de una instrucción debe incluir el código e, implícita o
explícitamente, cero o mas operandos. Los operandos son datos que están en alguno de losregistros
internos de la CPU, en la memoria principal o en algún controlador de entrada/salida. A cada operando se
accede mediante uno de los distintos modos de direccionamiento que veremos posteriormente.
A la hora de diseñar un juego de instrucciones, se deben tener en cuenta ciertas consideraciones sobre
dos cuestiones básicas: la longitud de la instrucción y el reparto de los bits que la componen.
Unformato debe contener la siguiente información:
• Operación que realiza la instrucción
• Dirección de los operados
• Dirección resultado

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© 2005 Sandro Costantini

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Dirección siguiente instrucción
Modo de representación de operados

LONGITUD DE LAS INSTRUCCIONES
Hay un claro compromiso entre el deseo de un rico yvariado repertorio de instrucciones, y la necesidad
de ahorrar espacio. Los programadores quieren muchos códigos de operación distintos (requieren
muchos bits en el campo de código de operación) para disponer de operaciones que se ajusten lo más
posible a sus necesidades, y así escribir programas más cortos. De igual manera, cuanto más modos de
direccionamiento estén disponibles, más flexibilidadtendrán para manejar estructuras de datos
complejas, como tablas o matrices. Por otro lado, puesto que cada vez se dispone de mayor cantidad de
memoria, se requieren muchos bits para hacer referencia a un gran espacio de direccionamiento. Pero
claro, una instrucción que ofrezca todo esto puede ocupar posiblemente el doble de bits que otra similar
que no ofrezca tanta flexibilidad. Está claro que una...