Organización de Computadoras I

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- Una arquitectura uniforme de carga / almacenamiento de archivos de registro, donde el procesamiento de datos opera sólo en el contenido del registro, no directamente en el contenido de la memoria.

- Modos de direccionamiento simple, con todas las direcciones de carga / almacenamiento determinadas únicamente a partir del contenido del registro y campos de instrucción.

Las mejoras en una arquitectura RISC básica permiten a los procesadores ARM lograr un buen equilibrio de alto rendimiento, tamaño de código pequeño, bajo consumo de energía y pequeño área de silicio.

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Evolución ARM

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Familia

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Diseño y Características

El juego de instrucciones del ARM es similar al del MOS 6502, pero incluye características adicionales que le permiten conseguir un mejor rendimiento en su ejecución. Para mantener el concepto tradicional de RISC, se estableció la ejecución de una orden en un tiempo, por lo general, de un ciclo. La característica más interesante es el uso de los 4 bits superiores como código de condición, haciendo que cualquier instrucción pueda ser condicional. Este corte reduce el espacio para algunos desplazamientos en el acceso a la memoria, pero permite evitar perder ciclos de reloj en el pipeline al ejecutar pequeños trozos de código con ejecución condicional.

- Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj.

- Modos de direccionamiento simples

El procesamiento de datos solo opera con contenidos de registros, no directamente en memoria.

- Control sobre la unidad aritmética lógica (ALU, Arithmetic Logic Unit) y el “shifter”, en cada instrucción de procesamiento de datos para maximizar el uso de la ALU y el “shifter”.

- Modos de direccionamiento con incremento y decremento automático de punteros, para optimizar los lazos de los programas.

- Carga y almacenamiento de múltiples instrucciones, para maximizar el rendimiento de los datos.

- Ejecución condicional de todas las instrucciones, para maximizar el rendimiento de la ejecución.

- Set de instrucciones ortogonal, regular o simétrico

En este tipo de set no hay restricciones en los registros usados en las instrucciones, son todos registros de propósitos generales, con muy pocas excepciones (por ejemplo el contador de programa, PC) A los programadores Assembler les resulta más fácil aprender un set con estas características. Y también, a los compiladores les resulta más fácil manejarlo. Mientras que la implementación del hardware será generalmente más eficiente.

- Técnica “pipeline” Esta técnica consiste en comenzar la próxima instrucción antes de que la actual haya finalizado. El objetivo es economizar tiempo.

- Excepciones vectorizadas Las excepciones son condiciones inusuales o inválidas asociadas con la ejecución de una instrucción particular.

- Arquitectura “Thumb”

Algunos procesadores ARM tienen esta arquitectura para aplicaciones que necesiten mejorar la densidad de código. Consiste en usar un set de instrucciones de 16 bits que es una forma comprimida del set de instrucciones ARM de 32 bits.

X86

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X86. Denominación genérica dada a ciertos Microprocesadores de la familia Intel, sus compatibles y la arquitectura básica a la que estos procesadores pertenecen, por la terminación de sus nombres numéricos: 8086, 80286, 80386, 80486, etc. Han constituido desde su nacimiento un estándar para los ordenadores del tipo Compatible IBM PC. Son comúnmente conocidos por versiones abreviadas de sus nombres, como 286 o I286, 386 o I386, 486 o I486, e incluso 086, por I8086 o I8088 (su respectiva versión de 8 bits). La comercial popularidad de esta arquitectura hizo que muchos fabricantes, además de Intel, empezaran a fabricar en masa microprocesadores basados en esta arquitectura. Estas compañías son entre otras AMD, Cyrix, NEC Corporation y Transmeta.

Características Básicas

- La arquitectura x86 es de longitud de instrucción variable, de tipo registro memoria y diseño CISC.

- El espacio de direcciones lineal es de 4GB, aunque la memoria física puede llegar hasta los 64GB en algunos modelos, con acceso desalineado y almacenamiento Little-endian.

- Un programa normal dispone de 8 registros de propósito general de 32 bits, 6 registros de segmento de 16 bits, un registro de estado EFLAGS y un puntero de instrucción EIP, ambos de 32 bits. Dichos registros se pueden acceder desde las operaciones de propósito general, compuestas por las instrucciones de aritmética entera, las instrucciones de control de flujo, las de operaciones con bits y con cadenas de bytes, y las instrucciones de acceso a memoria.

- Un conjunto de 8 registros de coma flotante de 80 bits, un conjunto de 8 registros MMX y XMM, de 64 y 128 bits respectivamente, para realizar operaciones SIMD.

- Un conjunto de recursos para el manejo de la pila y la invocación de subrutinas.

- El SO dispone además de puertos E/S, registros de control, de manejo de memoria, de depuración, de monitorización, etc.

Algunos procesadores con arquitectura x86

Procesadores Intel

- 80486DX2 y un Intel 80386.

- Intel Pentium.

- Intel Pentium II.

- Intel Pentium III.

- Intel Pentium 4.

Procesadores AMD

- AMD Athlon.

- AMD Athlon 64.

- Athlon XP.

- AMD Duron.

- AMD Opteron.

- AMD Sempron.

Arquitectura:

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MIPS

La familia de