Lenguaje Ensamblador 1.2 El Microprocesador

1.2 El microprocesador

El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos necesarios para conformar una (o más) “unidad central de procesamiento” UCP, también conocido como CPU (por sus siglas en inglés: Central Process Unit).

Fig. 1 Microprocesador Intel

Características

• Es un componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.

• Un microprocesador puede soportar una o varias CPU.

• El microprocesador es la parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas.

• Ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel haciendo operaciones lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar y dividir.

• Es el cerebro de la computadora, el motor, el corazón de esta máquina.

• El microprocesador está conectado, generalmente, mediante un zócalo específico a la placa base.

El microprocesador está conformado por los siguientes elementos:

1. Memoria.

2. Unidad Aritmética Lógica (ALU).

3. Puertos de Entrada y Salida.

4. (Buses)

5. La Unidad de Control (UC).

6. Un reloj que sincroniza su funcionamiento.

7. Registros

Fig.2 Elementos de un microprocesador

Memoria

La memoria es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las toma de ahí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de trabajo para el procesador.

Puertos

Es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es parecido a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un número de puerto que el procesador utiliza como un número de teléfono para llamar al circuito o a partes especiales.

Unidad de Control

La unidad de control tiene dos funciones:

- Decodifica los códigos de operación.

- Realiza las operaciones necesarias para ejecutar las instrucciones y controlar el secuenciamiento de las instrucciones.

Unidad aritmética lógica

Se encarga de realizar un conjunto de operaciones aritméticas básicas (sumas, restas, multiplicaciones, divisiones) y operaciones lógicas (OR, NOT, AND, etc).

Esta unidad es un grupo de circuitos electrónicos encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (+, -, *, /) y de tipo lógico (comparaciones), también hace comparaciones alfabéticas.

Los registros

Los registros son memorias de poca capacidad y alta velocidad que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados (sobretodo operaciones matemáticas). Cuantos más registros contenga el microprocesador, menos tiene que acudir este a la memoria principal.

Buses

Es el conjunto de pistas que comunican todos los elementos de la CPU.

Un reloj que sincroniza su funcionamiento

Cada vez que al microprocesador le llega un impulso de reloj, este ejecuta las órdenes de cada momento. Esto sirve para que las órdenes se ejecuten de manera ordenada. La frecuencia del reloj se mide en Hertzios (Hz).

Por ejemplo el Intel core i7 tiene una velocidad de reloj de 3,33 GHz.

1.2.1 Buses

Buses de comunicación en un circuito impreso. En Arquitectura de computadoras, el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras.

1. Están formados por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

2. La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles.

3. Todos los buses de computador tienen funciones especiales como las interrupciones que permiten que un dispositivo periférico acceda a una CPU o a la memoria usando el mínimo de recursos.

1.2.2 Registros

Los 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 específico. Los cuales son:

• Registros de segmento.

• Registros de apuntadores de instrucciones.

• Registros apuntadores.

• Registros de propósitos generales.

• Registro índice.

• Registro de bandera.

Registros de Segmento

Un registro de segmento se utiliza para alinear en un límite de párrafo o dicho de otra forma codifica la dirección de inicio de cada segmento y su dirección en un registro de segmento supone cuatro bits 0 a su derecha.

Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamientos conocidos como el segmento actual. Los registros de segmento son:

Segmento: Área especial de un programa que inicia en un límite de un párrafo.

• Registro CS (Segmento de Código): Se almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Para propósito de programación normal, no se necesita referenciar el registro CS.

• Registro DS (Segmento de datos): La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. En términos sencillos, esta dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un bytes especifico en el segmento de datos.

• Registro SS (Segmento de Pila): Permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS.

• Registro ES (Segmento extra): Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro esta de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. En este contexto, el registro ES está asociado con el registro DI (índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección apropiada.

• Registro AX (Acumulador): Operaciones que implican entrada/salida aritmética.

Registró Apuntador de Instrucciones (IP).

El registro apuntador de instrucciones (IP) de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente instrucción que se ejecuta. El registro IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento de código que se está ejecutando actualmente.

Registros Apuntadores

Los registros apuntadores están asociados con el registro SS y permiten al procesador accesar datos en el segmento de pila los registros apuntadores son dos:

• El Registro SP: El apuntador de pila IP de 16 bits está asociado con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila.

• El Registro BP: El registro BP de 16 bits facilita la referencia de parámetros, los cuales son datos y direcciones transmitidos vía pila.

Registros de Propósitos Generales

Los registros de propósitos generales AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla o las herramientas del sistema.

- Son los únicos en el sentido de que se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte.

- El último byte de la izquierda es la parte “alta”, y el último byte de la derecha es la parte “baja”.

- Por ejemplo, el registro CX consta de una parte CH (alta) y una parte CL (baja), y usted puede referirse a cualquier parte por si nombre.

Las instrucciones siguientes mueven ceros a los registros CX, CH y CL respectivamente.

- Mov CX, 00

- Mov CH, 00

- Mov CL, 00

Registro BX

El BX es conocido como el registro base ya que es el único registro de propósitos generales que pueden ser unos índices para direccionamiento indexado. También es común emplear al BX para cálculos.

Registro CX

El CX es conocido como el registro contador. Puede contener un valor para controlar el número de veces que un ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits, hacia la derecha o hacia la izquierda.

Registro DX

El DX es conocido como el registro de datos. Algunas operaciones de entrada/salida requieren su uso, y las operaciones de multiplicación y división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.

Registro Índice

Registro SI.

El registro índice de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres). En este contexto, el SI está asociado con

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