CPU

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Direccionamiento relativo a registro: en el direccionamiento relativo a registro el dato al cual se desea acceder reside en memoria, la dirección efectiva del dato la calcula el procesador sumando una cantidad al valor contenido en un registro.

El direccionamiento relativo al registro base: emplea como puntero un registro de propósito general o dedicado exclusivamente para este fin que se denomina registro base, dado que los computadores disponen de varios registros que pueden actuar como base, la instrucción deberá contener un identificador del mismo para calcular la dirección efectiva del dato.

El direccionamiento relativo a pila suma el desplazamiento contenido en la instrucción con el valor del registro SP para obtener la dirección del objeto, este direccionamiento permite instrucciones muy compacta puesto que la instrucción no requiere ningún desplazamiento.

Direccionamiento indexado: el direccionamiento indexado se utiliza habitualmente como mecanismo eficiente para recorrer estructuras de datos tipo vector o tabla, para recorrer este tipo de estructuras el procesador realiza incrementos o decrementos del registro de forma automática tras cada referencia, esto de denomina auto-indexado y da ligar a cuatro variantes de este modo de direccionamiento.

Direccionamiento indirecto: el problema del direccionamiento directo es que la longitud que tiene el campo de direcciones en la instrucción es normalmente menor que el número menor que el número de bits que utiliza el procesador para especificar las direcciones, el direccionamiento indirecto soluciona este problema ya que el campo de direcciones contiene la dirección de una palabra de memoria que no contiene el dato, si no la dirección de memoria donde se encuentra este, en este direccionamiento se puede combinar con todos los tipos de direccionamientos.

Formato de instrucciones: el formato de instrucciones indica los campos y el tamaño de los mismos para cada instrucción, en el diseño de formato de las instrucciones la primera decisión a considerar es el tamaño de las instrucciones, para tomar esta decisión se tiene que considerar los siguientes aspectos.

El tamaño de la memoria.

La organización de la memoria.

La estructura de buses.

La complejidad de la CPU y su velocidad.

Campo de código de operación: este campo específica la operación que realiza cada instrucción, el número de instrucciones que contribuyen el repertorio de un computador vendrá limitado por la longitud de este camp, todas las instrucciones contienen el campo de código de operación a diferencia del campo de dirección que es opcional. Cuando las instrucciones pueden tener más de un formato, el código de operación que siempre es el primer campo del formato, debe indicar el formato de la instrucción actual, si el tamaño del campo de código de operación es fijo para todos los posibles formatos de instrucciones de un procesador, y este campo tiene a bits se podrán tener 2 códigos diferentes cada uno de ellos asociados a una instrucción diferente.

Campo de dirección: cada instrucción puede tener un numero diferente de operandos, hay instrucciones sin operandos como HALT o NOP o con un solo operando, como las instrucciones de salto incondicional o de llamada subrutina, las instrucciones de dos operandos son las que realzan operaciones aritméticas lógicas diádicas que guardan el resultado en uno de los operandos origen, perdiendo su contenido anterior.

Los campos de dirección pueden dividirse a su vez en subcampos, el motivo de esta división es para determinar la dirección del operando, es posible utilizar varias técnicas o modos de direccionamiento, pero cada una de ellas tiene distintas necesidades de codificación. Los subcampos más significativos contenidos en el campo de direcciones son:

Modo de direccionamiento (MD) Es un campo donde se codifica el modo de direccionamiento a emplear para localizar ese dato.

Campo de registro: (CR) especifica un registro de la CPU.

Campo de dirección: (D) dependiendo del modo de direccionamiento empleado, contiene la dirección absoluta, el desplazamiento relativo, el operando inmediato, etc.

Campo de condición: el campo de condición consiste en una máscara binaria de condición, la máscara contiene un bit por cada uno de los bits del registro de estado que pueden utilizarse en la condición. Otra alternativa consiste en la codificación directa de la condición, en este método se emplea un código binario distinto para cada una de las condiciones completadas por las instrucciones de salto. La unidad de control necesita realizar una decodificación previa para determinar los bits de estado implicado en una condición.

Arquitectura de un computador elemental.

Esquema del computador elemental: los elementos de entrada y salida y los periféricos no se incluyen con el fin de simplificar el funcionamiento general. Dentro de la CPU se encuentra la unidad de control (UC), la unidad aritmética lógica (ALU) y los registros internos, tanto los módulos internos de la CPU como los externos para poder intercambiar información entre ellos necesitan estar intercambiados por medio de buses.

Registros internos: estas celdas de memoria internas a la CPU guardan datos provenientes de la memoria, resultados parciales de las operaciones o información sobre el estado actual de la CPU, los registros internos más usados son:

Registros de instrucción: es el registro donde se almacena la información a ejecutar una vez que la CPU la ha leído de memoria, este registro suele estar dividido en campos, cada uno de los cuales tiene un número de bits variable con cada arquitectura.

Registro de propósito general: son registros internos a la CPU que sirven para almacenar datos o resultados internos, este registro posee dos señales una de carga (AC-C ) y otra de habilitación de la salida de datos al bus interno ( AC-E).

Registro de estado: almacena en cada uno de sus bits de condición información sobre el resultado de operaciones anteriores.

Registro de interfaz con el bus: son registros internos a la CPU que almacena datos que el procesador envía o captura del bus externo de direcciones o del bus de datos, la transferencia de información del tiempo es bidireccional, ya que los datos que se encarga con el provienen del bus interno del procesador y se dirigen hacia el bus externo