Temas: PROCESADOR Y SUS REGISTROS

COMO EL USUARIO UTILIZA LOS REGISTROS

TIPOS DE REGISTROS

CICLOS DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOR

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

PROCESADOREl procesador de una computadora es el

dispositivo de hardware que puede tener diversas propiedad, la unidad central de procesamiento o CPU, conocido como ‘’ cerebro’’ del sistema.El hardware suele ser un chip de distintos tipos, formando múltiples microprocesadores en conexión, un microprocesador típico se compone de registros, unidad de control, unidad aritmética- lógica, entre otras.Las partes internas de un procesador son los núcleos, cache, controladores de memoria, tarjeta gráfica y otros elementos.El núcleo es un procesador en en reducción de un objeto de dimensiones reducidas que forma las partes de varias conexiones y les permite trabajar con más de una aplicación.

El caché es una memoria de la cámara que almacena el acceso con frecuencia y que poseen los ordenadores del sistema más importante en el interior de una computadora que está dividido por varios elementos, como la memoria principal que se utiliza con más frecuencia.La memoria caché es la más cercana al micro ya que se encuentra en su interior y se utiliza para mejorar la rapidez del acceso de la memoria que se encuentra organizada en varios niveles mucho más lento y rápido que el anterior.El controlador de memoria es un circuito digital que se encarga de hacer los trámites del flujo de datos entre el procesador y la memoria.Tarjeta gráfica es la tarjeta de defunción para una computadora, encargada de someter una sustancia a un proceso de elaboración de datos.

MANEJO DE REGISTROSLos registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar

direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son espacios físicos dentro del microprocesador con capacidad de 4 bits hasta 64 bits dependiendo del microprocesador que se emplee. Los registros son direccionables por medio de una viñeta, que es una dirección de memoria. Los bits, por conveniencia, se numeran de derecha a izquierda (15,14,13…. 3,2,1,0). los registros están divididos en seis grupos los cuales tienen un fin especifico. Los registros se dividen en:

Registros de segmento Registros de apuntadores de instrucciones Registros apuntadores Registros de propósitos generales Registro índice Registro de bandera.

En arquitectura de ordenadores, un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.Los registros están en la cumbre de la jerarquía de memoria, y son la manera más rápida que tiene el sistema de almacenar datos.Los registros se miden generalmente por el número de bits que almacenan; por ejemplo, un "registro de 8 bits" o un "registro de 32 bits".

Los registros de datos pueden usarse únicamente para contener datos y no se pueden emplear en el cálculo de la dirección de un operando. Los registros de dirección pueden ser de uso más O menos general, o pueden estar dedicados a un modo de direccionamiento particular. Entre otros, se pueden citar los siguientes ejemplos:

 Punteros de segmento: en una máquina con direccionamiento segmentado un registro de segmento contiene la dirección de la base del segmento.

Puede haber múltiples registros: por ejemplo uno para el sistema operativo y otro para el proceso actual.

 

COMO EL USUARIO UTILIZA LOS REGISTROS

Registros índice: se usan para direccionamiento indexado y pueden serautoindexados.  Puntero de pila: si existe direccionamiento a pila visible por el usuario, normalmente hay un registro dedicado que apunta a la cabecera de ésta. Ello permite un direccionamiento implícito; es decir, apilar (push), desapilar (pop) y otras instrucciones de la pila no necesitan contener un operando explícito referente a ella.

Dentro del procesador, hay un conjunto de registros que ofrecen un nivel de memoria que es más rápido y pequeño que la memoria principal. Los registros del procesador sirven para dos funciones: Registros visibles de usuario: Un programador de lenguaje de máquina o ensamblador puede minimizar las referencias a memoria principal mediante un uso óptimo de estos registros.

Registros de control y de estado: Son utilizados por el procesador para el control de las operaciones o por rutinas privilegiadas del sistema operativo para controlar la ejecución de los programas.

TIPOS DE REGISTROS

• LOS REGISTROS DE DATOS : • SON USADOS PARA GUARDAR NÚMEROS ENTEROS. EN ALGUNAS COMPUTADORAS

ANTIGUAS, EXISTÍA UN ÚNICO REGISTRO DONDE SE GUARDABA TODA LA INFORMACIÓN, LLAMADO ACUMULADOR.

• LOS REGISTROS DE MEMORIA :• SON USADOS PARA GUARDAR EXCLUSIVAMENTE DIRECCIONES DE MEMORIA. ERAN MUY

USADOS EN LA ARQUITECTURA HARVARD, YA QUE MUCHAS VECES LAS DIRECCIONES TENÍAN UN TAMAÑO DE PALABRA DISTINTO QUE LOS DATOS.

• LOS REGISTROS DE PROPÓSITO GENERAL• (EN INGLÉS GPRS O GENERAL PURPOSE REGISTERS) PUEDEN GUARDAR TANTO DATOS

COMO DIRECCIONES. SON FUNDAMENTALES EN LA ARQUITECTURA DE VON NEUMANN. LA MAYOR PARTE DE LAS COMPUTADORAS MODERNAS USA GPR.

Los registros de coma flotante:son usados para guardar datos en formato de coma flotante.

Los registros constantes :tienen valores creados por hardware de sólo lectura. Por ejemplo, en MIPS el registro cero siempre vale 0.

Los registros de propósito específico :guardan información específica del estado del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado ,también existen registros banderas y de base.

CICLO DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOREJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES

Nos dice que en el se ejecuta la instrucción.Explica que el registro de instrucciones está conectado a un decodificador, que determina cuántos bytes de información adicionales se requieren. Éstos se cargan mediante ciclos de búsqueda. Cuando la ejecución está completa, la máquina comienza automáticamente el ciclo de búsqueda de la siguiente instrucción del programa. La ejecución es por tanto, una secuencia continua de ciclos de búsqueda y ejecución.

CICLO DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOR UNIDADES FUNCIONALES

Los pasos a seguir para el procesamiento de las instrucciones son los siguientes

1.Cada instrucción es leída ( una a la vez), desde la memoria, por el procesador.

2. Cada instrucción es ejecutada por el procesador. La repetición de la lectura y ejecución ,conforman la “ejecución de un programa”. Dicha ejecución puede

detenerse si: la máquina se apaga, ocurre un error que no puede ser recuperado, o si, se encuentra una instrucción en el programa que detenga la computadora.

CICLO DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOR

CPUEn esta parte de los ciclos de instrucción nos dice que el CPU de cada ordenador puede tener ciclos diferentes basados en juegos de instrucción diferentes.

Para traer la instrucción desde la memoria principal la CPU presenta el valor de la PC sobre el bus de dirección. La CPU entonces trae la instrucción de la memoria principal vía el bus de datos en el Registro de Datos de Memoria (MDR).

CICLO DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOR MEMORY DATA REGISTER (MDR)

Nos dice que al decodificar la instrucción el decodificador de instrucción interpreta y pone en práctica la instrucción

Registros que son críticos al ejecutar la traída

El registro de instrucción (IR) Al traer archivos desde la memoriaMantiene la instrucción actual. principal se lee la dirección eficazLa PC sostiene la dirección en la de la memoria principal si la instrucción memoria de la siguiente instrucción tiene una dirección indirecta. a ser ejecutada.

CICLOS DE INSTRUCCIÓN1. Del registro de instrucción, los datos que forman la instrucción son descifrados por la unidad de control.

2. Pasa la información descifrada como una secuencia de señales de control a las unidades de función relevantes de la CPU para realizar las acciones requeridas por la instrucción como la lectura de valores de registros.

3. Los valores de registro pasan a la Unidad Aritmética lógica (ALU) para añadirlos juntos y escribiendo el resultado de vuelta al registro. Una señal de condición es enviada de regreso a la unidad de control por ALU si está implicado.

4. El resultado generado por la operación es almacenado en la memoria principal, o enviado a un dispositivo de salida. Basado en la regeneración de condición del ALU, la PC es incrementada para dirigir la siguiente instrucción o para actualizar a diferentes direcciones de donde será traída la siguiente instrucción. El ciclo entonces es repetido.

CICLO DE EJECUCIÓN

1. Proceso de memoria. La información es transferida entre el CPU y el modulo I/O.2. Proceso de datos usa operaciones matemáticas así como operaciones lógicas en la referencia a datos. Alteraciones centrales3. Una secuencia de operaciones, por ejemplo un salto la operación.4. El último paso es una operación combinada de todos los otros pasos.

OJOLos pasos 3 y 4 del ciclo de instrucción son parte del ciclo de ejecución. Esos pasos cambiarán con cada instrucción

“CICLOS DE INSTRUCCIONES DEL PROCESADOR”

El procesador lee una instrucción de la memoria, al comienzo de cada ciclo de instrucción. Se cuenta con un contador de programas ( PC program counter ), que lleva la cuenta de cual es la próxima instrucción a leer. Luego de leer cada instrucción el procesador incrementara el pc, de manera tal que la siguiente instrucción a leer será; la que se encuentra en la dirección inmediatamente superior de la memoria. La instrucción leída es cargada en el registro de instrucción ( IR instuction register ), que es un registro del procesador. El procesador interpreta la instrucción, la cual está en forma de código binario, que especifica la acción que el procesador llevará a cabo, y realizará la acción requerida.

“LAS ACCIONES QUE SE REALIZAN PARA LA LECTURA Y EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES SE PUEDEN CLASIFICAR EN LAS SIGUIENTES CATEGORÍAS:”

PROCESADOR-MEMORIA: LOS DATOS SE TRANSFIEREN DEL PROCESADOR A LA MEMORIA O VICEVERSA.  PROCESADOR E/S: LOS DATOS SE TRANSFIEREN DESDE O HACIA UN DISPOSITIVO PERIFÉRICO. SE REALIZA LA TRANSFERENCIA ENTRE EL PROCESADOR Y UN MÓDULO DE ENTRADA-SALIDA. 

Tratamiento de datos: el procesador puede realizar alguna operación aritmética o lógica sobre los datos. 

Control: la secuencia de ejecución puede ser alterada si la instrucción lo especifica. 

La ejecución de una instrucción puede incluir una combinación de las acciones antes mencionadas. 

Funciones de E/S  Los módulos de E/S, por ejemplo un controlador de

disco, pueden intercambiar datos directamente con el procesador y el este puede iniciar una escritura o lectura en la memoria, para ello debe indicar la dirección de una ubicación especifica.

“CICLO DE INSTRUCCIÓN”

Un ciclo de instrucción (también llamado ciclo de traer y ejecutar) es el período de tiempo durante el cual un ordenador lee y procesa una instrucción de lenguaje máquina de su memoria o la secuencia de acciones que la unidad central (CPU) funciona para ejecutar cada instrucción de código de máquina en un programa. El nombre el ciclo traer-y-ejecutar comúnmente es usado. La instrucción debe ser traída de la memoria principal, y luego ejecutado por la CPU. Esto es fundamentalmente como un ordenador funciona.

“CICLO DE INSTRUCCIÓN”

PREGUNTAS DE LA EXPOSICIÓN:MEMORIA CACHE (PEQUEÑO CONCEPTO):ES LA MÁS CERCANA AL MICRO, SE UTILIZA PARA MEJORAR LA RAPIDEZ DEL ACCESO DE LA MEMORIA.SUBRAYE LOS TIPOS DE REGISTROS:REGISTROS DE SEGMENTOREGISTROS DE PARTICIONESREGISTROS APUNTADORESREGISTROS DIRECCIONABLESREGISTRO ÍNDICEREGISTRO DE ALMACENAMIENTO

“CICLO DE INSTRUCCIÓN”

PREGUNTAS DE LA EXPOSICIÓN:MENCIONE 1 ACCION QUE SE REALIZAN PARA LA LECTURA Y EJECUCIÓN:PROCESADOR-MEMORIA: LOS DATOS SE TRANSFIEREN DEL PROCESADOR A LA MEMORIA O VICEVERSA. MENCIONE 1 ACCION QUE SE REALIZAN PARA LA LECTURA Y EJECUCIÓN:PROCESADOR E/S: LOS DATOS SE TRANSFIEREN DESDE O HACIA UN DISPOSITIVO PERIFÉRICO. QUE HACE EL DECODIFICADOR?DECODIFICADOR DE INSTRUCCIÓN INTERPRETA Y PONE EN PRÁCTICA LA INSTRUCCIÓN.