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Diseño del procesador
[Patt95] capítulos 2, 3 y 5

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© 2002 - A.D. Urrestarazu

Diseño del procesador
1. El procesador como máquina algorítmica de propósito general
Modelo de diseño

(Unidad de Control + Ruta de Datos)

Para circuitos cuya función se describe con un algoritmo
• Si es un algoritmo especifico (siempre el mismo) ⇒ ASIC
• Si ha de poder implementar cualquieralgoritmo ⇒ Procesador
Cuestión clave:

¿Cómo conseguir que un mismo diseño sirva
para muchos algoritmos?
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Diseño del procesador
1. El procesador como máquina algorítmica de propósito general
Esquema de funcionamiento
Memoria principal

Procesador
direcciones

PC
Otros registros

Instrucciones
Y
Datos

Unidades funcionales

IR

Etc.

datos

Lafunción de cualquier procesador es:

Repetir
Busqueda de instrucción........
Decodificación de instrucción
Ejecución de instrucción……..

Hasta siempre
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• El contenido del registro Contador de programa, PC, se
utiliza como dirección para leer memoria.
• Lo leído se almacena en el Registro de instrucción, IR.
• Incrementar contenido de PC.
…………….
…………….
…………….

Depende de lasinstrucciones que se
haya definido

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Diseño del procesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

Hay que definir:
Qué operaciones se hacen
Tipos de operaciones.

Con qué operandos
En este nivel el tipo de operando va implícito en la operación, por
ejemplo: suma en coma flotante es una operación diferente a
suma en binario, el AND entrebytes es una operación diferente a
el AND entre palabras.
Lo que sí hay que definir es dónde están los operandos.

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Diseño del procesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

Operaciones (tipos):
Modificación de datos: Aritméticas y lógicas
Suma binaria, Suma coma flotante, AND, OR, ...

Transferencia de datos

Registro-registro,registro-memoria, memoria-registro,...

Control de secuencia

Condicional, incondicional, con retorno,...

Otros

Normalmente para control de hardware: RESET, HALT,...

Operandos (dónde):
Especificación de operandos
En la propia instrucción
En un registro
En memoria
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Información adicional
Ninguna
Nº de registro
Dirección de memoria
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Diseño delprocesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

En la especificación de operandos: en memoria,
para ahorrar espacio de almacenamiento del programa se inventan los

MODOS DE DIRECCIONAMIENTO
distintas formas de aportar la dirección del operando
Por extensión,
se acabó llamando modos de direccionamiento
a todas las formas de especificación de operandos.
Las más frecuentesactualmente:
•Inmediato (literal)
•Registro
•Directo (absoluto)
•Base + desplazamiento (offset)
•Relativo al PC
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Diseño del procesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

Direccionamiento Inmediato o Literal

El operando está en la propia instrucción, por tanto, cuando esta
se va a ejecutar el operando ya está en el procesador: en elRI.
Se utiliza para constantes.
Memoria principal

Procesador

PC

Banco de registros

Dirección
RI
Dato

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Diseño del procesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

Direccionamiento en Registro

El operando está en un registro del procesador.
Es necesario indicar en que registro.
Memoria principal

Procesador

PCBanco de registros

Dirección
RI
Dato

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Diseño del procesador
2. Instrucciones

Elección del juego de instrucciones

Direccionamiento Directo o Absoluto

El operando está en memoria, la dirección del operando está en la
instrucción.
Memoria principal

Procesador

PC

Banco de registros

Dirección
RI
Dato

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