Instrucciones del computador

Instrucciones del computador

Se denomina instrucción al conjunto de datos insertados en una secuencia estructurada o específica, que el procesador pueda interpretar y ejecutar.

Los sistemas de cómputo medianos y de gran escala, pueden tener cientos de instrucciones, mientras que la mayoría de los computadores pequeños limitan la lista a menos de 100. Las instrucciones se deben escoger con cuidado para imprimir las características suficientes del sistema con el fin de resolver un amplio rango de problemas de procesamiento de datos. Los requerimientos mínimos de tal lista deben incluir una capacidad para almacenar y cargar palabras de memoria, un conjunto suficiente de operaciones aritméticas y lógicas, algunas propiedades de modificación de direcciones, bifurcación incondicional, bifurcación bajo condiciones de prueba, propiedades de manipulación de registro, e instrucciones de entrada y salida. La lista de instrucciones escogidas para el computador debe ser la mínima requerida para un procesador de datos práctico pero restringido.

Tipos de instrucciones

El conjunto de instrucciones varía mucho de un microprocesador a otro, tanto en tipos de instrucciones como en número. Sin embargo en caso general:

Instrucciones de referencia de memoria

Son las que hacen referencia a un operando, por lo menos, situado en la memoria central de datos. Las instrucciones de referencia de memoria son seis; el diseño simbólico de estas es de tres letras y representan una abreviación que va  a ser usada por programadores y usuarios cuando se escriben programas simbólicos para el computador. Estas instrucciones cuentan con un código hexadecimal  equivalente al código binario adoptado por el código de operación. Una instrucción de referencia de memoria usa un dígito hexadecimal (4 bits) para el código de operación; los tres dígitos restantes (12 bits) de la instrucción representan una dirección designada. Las tres primeras instrucciones de referencia de memoria se usan para manipular los datos, entre la palabra de memoria y el registro, mientras que las otras tres  instrucciones son instrucciones de control que causan un cambio en la secuencia normal del programa. A continuación se explicara el uso de cada instrucción de memoria:

• AND de A (AND): esta es una operación lógica que ejecuta una operación AND, a los pares de bits correspondientes a A, con una palabra de memoria especificada por la dirección de la instrucción. El resultado de la operación se deja en el registro A, reemplazando su contenido anterior. Cualquier computador debe tener un conjunto básico de operaciones lógicas para la manipulación de datos no numéricos.
• SUMAR  a  A (ADD): esta instrucción conjuntamente con las instrucciones de referencia de registro, es suficiente para escribir programas para la configuración de todas las demás operaciones aritméticas. La instrucción ADD (sumar ) debe ser usada para cargar una palabra de la memoria al registro A.
• ALMACENAR  en A ( STO): esta instrucción almacena el contenido del registro A en la palabra de memoria especificado por la dirección instrucción.
• Incrementar y omitir en caso de cero (ISZ): esta instrucción es útil para modificar la dirección y para contar el número de veces que se ejecuta un bucle del programa. Un número negativo almacenado previamente en una dirección de memoria se lee por medio de la instrucción ISZ. Este número se incremente en 1 y se almacena de nuevo en la memoria,; la instrucción siguiente es omitida si el número en incremento llega a cero, así al final del bucle del programa se coloca una instrucción ISZ, seguida de una instrucción de bifurcación (BUN) que incondicionalmente baya al comienzo del bucle del programa.
• Bifurcación incondicional (BUN): esta instrucción transfiere  el control incondicionalmente a la instrucción en el lugar especificado por una parte de la dirección, recordando que el contador del programa retiene la dirección de la siguiente instrucción que se va a leer y ejecutar.
• Bifurcación a la subrutina (BSB): las instrucciones de bifurcación con retorno salvaguardan la dirección de la instrucción que ocupa la posición siguiente. De esta forma, se puede retornar al punto donde se bifurcó y seguir ejecutando en la dirección siguiente a la que causó el salto. El uso más frecuente de la bifurcación con retorno es para llamar a subrutinas (instrucción que suele llamarse CALL o BRANCH). Uno de los problemas clásicos de las bifurcaciones con retorno es la selección del lugar donde se salvaguarda la dirección de retorno. La solución más usada es el de la memoria pila.

Instrucciones de referencia de registro

Normalmente suelen ser instrucciones con las que se suelen manejar registros y el stack, o instrucciones de transferencia de información entre registros y el acumulador. Las primeras 7 instrucciones realizan una operación sobre los registros A y E,y las ultimas 4 instrucciones de omisión (skip) se usan para el control del programa condicionado por ciertos bits. Las instrucciones son:

• CLA: borrar A
• CLE: borrar E
• CMA: complementar A
• CME: complementar E
• SHR: desplazar a la derecha A y E
• SHL: desplazar a la izquierda A y E
• INC: incrementar A
• SPA: omitir con A positivo
• SNA: omitir con A negativo
• SZA: omitir con A cero
• SZE: omitir con E cero
• HLT: detener el computador

Instrucciones de entrada y salida

El computador consta de cuatro instrucciones de entrada y salida. Este tipo de instrucciones permiten direccionar periféricos, intercambiar información con ellos y comprobar o modificar su estado. Estas instrucciones son:

• SKI: omite (borra) el indicador de entradas de datos
• INP: entrada de datos.
• SKO: omite (borra) el indicador de salidas de datos
• OUT: salidas de datos.

Sintonizador de tiempo y de control

La unidad de control es el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son básicamente dos:

Interpretación de las instrucciones: la unidad de control debe de ser capaz de decodificar los códigos de operación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos.

Secuenciamiento de las operaciones: la unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción.

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