Trabajo practico N4 de Arquitectura de Computadoras

TRABAJO

PRACTICO

N° 4

Apellido y Nombre: Bautista, Miguel Ángel

Comisión: 1K6

Nº de Legajo: 46265

RESPUESTAS

1. CICLO DE INSTRUCCIÓN: PERÍODO QUE TARDA LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU) EN EJECUTAR UNA INSTRUCCIÓN DE LENGUAJE MAQUINA.

SE SUBDIVIDE EN: A. BUSQUEDA

                                     B. EJECUCIÓN

1. EN LA MEMORIA RAM SE ALMACENAN DATOS E INSTRUCCIONES EN LAS PALABRAS DE LA MEMORIA LAS CUALES POSEEN DIRECCIONES.

DIRECCIÓN EN UNA MEMORIA: SE REFIERE A LA UBICACIÓN FISICA DE UNA POSICION EN LA MEMORIA.

PALABRA: CONJUNTO DE BITS QUE SIRVE PARA COMUNICAR ENTRE MEMORIA Y LA CPU.

DEPENDE DE LA ARQUITECTURA CON QUE SE TRABAJE. TAMAÑO DE PALABRAS TIPICOS SON: 16, 32, 64, 128 BITS, SECUENCIA DE BYTES Y SE DIRECCIONAN A PARTIR DEL BYTE MENOS SIGNIFICATIVO DE LA PALABRA ALMACENADA.

CUANDO SE UTILIZAN PALABRAS DE MAS DE UN BYTE HAY DOS ALTERNATIVAS: A – EL BYTE MAS SIGNIFICATIVO SE ALMACENA EN LA DIRECCIÓN MAS BAJA DE MEMORIA (BIG ENDIAN).

B – EL BYTE MENOS SIGNIFICATIVO ES EL QUE SE ALMACENA EN LA DIRECCIÓN MAS BAJA DE MEMORIA (LITTLE ENDIAN).

1. REGISTROS: SON PEQUEÑAS MEMORIAS DE ALMACENAMIENTO QUE ESTÁN EN LA CPU.

1. DECODIFICADOR: ES UN CIRCUITO LÓGICO QUE TIENE n ENTRADAS Y 2n SALIDAS. SE DICE QUE ES UN DEC. n x 2n , PARA UNA COMBINACIÓN DADA LAS n ENTRADAS, SOLAMENTE UNA SALIDA TOMARÁ EL VALOR 1 Y TODAS LAS DEMÁS TOMARÁN EL VALOR 0.

LOS DECODIFICADORES SE USAN EN LAS MEMORIAS PARA SELECCIONAR SÓLO UNA PALABRA DE LA MISMA.

1. LA DIFERENCIA ENTRE LENGUAJE MÁQUINA Y LENGUAJE SIMBÓLICO ES:

LENGUAJE MÁQUINA: CONOCIDO COMO CÓDIGO MÁQUINA Y CONTIENE CEROS Y UNOS.

LENGUAJE SIMBÓLICO: CONOCIDO COMO ASSEMBLER Y ES SIMBÓLICO.

A AMBOS LENGUAJES TAMBIÉN SE LOS DENOMINA DE BAJO NIVEL, REPRESENTAN LO MISMO: INSTRUCCIONES.

1. PROGRAMA COMPILADOR: PASA DE LENGUAJE DE ALTO NIVEL A UNO SIMBÓLICO.

PROGRAMA ENSAMBLADOR: PASA DE LENGUAJE ASSEMBLER A MÁQUINA.

PROCESO DE COMPILACIÓN DE UN PROGRAMA: EL PROGRAMA FUENTE ESCRITO EN LENGUAJE DE ALTO NIVEL SE TRANSFORMA EN LENGUAJE SIMBÓLICO, LUEGO DE LO CUAL UN PROGRAMA ENSAMBLADOR TRADUCE ÉSTE LENGUAJE SIMBÓLICO HACIA EL CÓDIGO DE MAQUINA DEL PROCESADOR DE DESTINO, EL PROGRAMA OBJETO RESULTANTE PUEDE VINCULARSE CON OTROS PROGRAMAS OBJETO EN EL MOMENTO DE ENLACE.

1. CONJUNTO DE INSTRUCCIONES: SON TODAS LAS POSIBLES OPERACIONES QUE SE PUEDEN EJECUTAR.

PUEDEN SER COMPLETAMENTE DISTINTAS DE UN PROCESADOR A OTRO, DISTINTAS EN TAMAÑO DE LAS INSTRUCCIONES, TIPO DE OPERACIONES QUE PERMITEN, TIPO DE OPERANDOS SOBRE LOS QUE PUEDEN OPERAR Y TIPOS DE RESULTADOS QUE PUEDEN ENTREGAR.

1. ARQUITECTURA CISC: A – INSTRUCCIONES MULTICICIO

B – CARGA/ALMACENAMIENTO INCORPORADAS EN OTRAS INSTRUCCIONES.
C – ARQUITECTURA MEMORIA-MEMORIA
D – INSTRUCCIONES LARGAS, CÓDIGO CON MENOS LINEAS
E – UTILIZA MEMORIA DE MICROPROGRAMA

F – SE ENFATIZA LA VERSATILIDAD DEL REPERTORIO DE INSTRUCCIONES
G – REDUCE LA DIFICULTAD DE IMPLEMENTAR COMPILACIONES.

1. COMPONENTES DEL MODELO VON NEUMAN: EL MODELO VON NEUMAN CONSTA DE 5 COMPONENTES:
   
   LA UNIDAD DE ENTRADA: PROVEE INSTRUCCIONES Y DATOS REQUERIDOS POR EL SISTEMA.
   LOS QUE SE ALMACENAN EN LA UNIDAD DE MEMORIA 
   LOS QUE SE PROCESAN EN LA UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA (ALU). 
   BAJO LA DIRECCIÓN DE LA UNIDAD DE CONTROL LOS RESULTADOS OBTENIDOS SE ENVÍAN A LA UNIDAD DE SALIDA.
   
   EL CONJUNTO CONSTITUIDO POR UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA Y UNIDAD DE CONTROL.
   SE DESIGNA HABITUALMENTE COMO UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU).

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

BUSES DE LA MAQUINA DE VN:

BUS DEL SISTEMA: REALIZA LAS COMUNICACIONES ENTRE LOS COMPONENTES POR MEDIO DE UN CAMINO Y ESTÁ CONSTITUIDO A SU VEZ POR:

BUS DE DATOS: TRANSPORTA LA INFORMACIÓN QUE SE ESTÁ TRANSMITIENDO.

BUS DE DIRECCIONES: DETERMINA HACIA DÓNDE ESTÁ SIENDO ENVIADA DICHA INFORMACIÓN.

BUS DE CONTROL: DESCRIBE ASPECTOS DE LA FORMA EN QUE SE ESTÁ LLEVANDO A CABO LA MENCIONADA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.

REGISTROS MVN: 

LOS PRINCIPALES REGISTROS SON:

MAR: RESGITRO DE DIRECCIÓN DE MEMORIA

MBR: REGISTRO TEMPORAL DE MEMORIA

PC: CONTADOR DE PROGRAMA

IR: REGISTRO DE INSTRUCCIÓN

AC: ACUMULADOR

IN PR: REGISTRO DE ENTRADA

OUTR: REGISTRO DE SALIDA

1. EL CONCEPTO MAS IMPORTANTE QUE SE INTRODUCE CON EL MODELO VON NEUMAN ES QUE TODO PROGRAMA O DATO ANTES DE SER UTILIZADO DEBE ESTAR GUARDADO EN LA MEMORIA. (INTRODUCE LA MEMORIA Y COMIENZA A TENER PROGRAMAS ALMACENADOS)

1.  FORMATO DE INSTRUCCIÓN MVN
   
   
   [pic 15][pic 16]

EN EL MODELO VON NEUMAN EL FORMATO DE LAS INSTRUCCIONES ERA DE 40 BITS EN EL CUAL 8 BITS ERAN DEDICADOS PARA EL CODIGO DE OPERACIÓN Y LOS 32 BITS RESTANTES PARA LA DIRECCIÓN DE LA PALABRA O INSTRUCCIÓN.

1. CICLO DE BUSQUEDA Y EJECUCIÓN MVN 

SE PARTE DE PC Y VA CON LA DIRECCIÓN AL MAR POR EL BUS DE DIRECCIONES, DEL MAR AL DECODIFICADOR, SELECCIONA LA PALABRA Y BUSCA EN LA RAM, DE ALLÍ AL MBR, LUEGO POR EL BUS DE DATOS AL IR PARA DECODIFICARLO, LUEGO POR EL BUS DE CONTROL VA A LA ALU Y DESPUES AL ACUMULADOR, POR ÚLTIMO POR EL BUS DE DATOS VA A LA SALIDA O A LA RAM.

1.  UN COMPUTADOR IAS ESTÁ FORMADO POR:

A – MEMORIA PRINCIPAL: ALMACENA TANTOS DATOS COMO INSTRUCCIONES.

B – UNIDAD ARTMÉTICO-LÓGICA: CAPAZ DE HACER OPERACIONES CON DATOS BINARIOS (PROCESAMIENTO DE DATOS).

C – EQUIPO DE ENTRADA Y SALIDA: DIRIGIDO POR LA UNIDAD DE CONTROL.

D – UNIDAD DE CONTROL: DIRIGE AL IAS CAPTANDO INSTRUCCIONES DE LA MEMORIA Y EJECUTANDO UNA A UNA.

LA UNIDAD DE CONTROL DE SUBDIVIDE EN UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA Y UNIDAD DE CONTROL. 

1.  A COMPARACIÓN DEL MODELO VON NEUMAN SE INCORPORAN LOS REGISTROS IBR Y MQ.
   
   IBR: TIENE LOS 20 BITS DE LA DERECHA
   
   MQ: TIENE LOS RESULTADOS (MENOR SIGNIFICATIVO)
   
   A – REGISTRO TEMPORAL DE MEMORIA (MBR): CONTIENE UNA PALABRA QUE DEBE SER ALAMCENADA EN LA MEMORIA.
   
   B – REGISTRO DE DIRECCIÓN DE MEMORIA (MAR): ESPECIFICA LA DIRECCIÓN EN MEMORIA DE LA PALABRA QUE VA A SER ESCRITA O LEÍDA EN MBR.
   
   C – REGISTRO DE INSTRUCCIÓN (IR): CONTIENE LOS 8 BITS DEL CÓDIGO DE OPERACIÓN DE LA INSTRUCCIÓN QUE SE VA A EJECUTAR.
   
   D – REGISTRO TEMPORAL DE INSTRUCCIÓN (IBR): EMPLEADO PARA ALMACENAR TEMPORALMENTE LA INSTRUCCIÓN CONTENIDA EN LA PARTE DERECHA DE UNA PALABRA EN MEMORIA.
   
   E – CONTADOR DE PROGRAMA (PC): CONTIENE LA DIRECCIÓN DE LA PRÓXIMA PAREJA DE INSTRUCCIONES QUE VAN A SER CAPTADAS DE LA MEMORIA.
   
   F – ACUMULADOR (AC) Y MULTIPLICADOR COCIENTE (MQ): SE EMPLEAN PARA ALMACENAR OPERANDOS Y RESULTADOS DE OPERACIONES DE LA ALU TEMPORALMENTE.
   
   REGISTROS DE LA ALU SON: AC, MQ Y MBR
   
   REGISTROS DE LA UC SON: IBR, PC, IR Y MAR

1.  LA MEMORIA IAS TIENE 1000 PALABRAS.
   
   CADA PALABRA TIENE UNA LONGITUD DE 40 BITS
   
   UNA PALABRA CONTIENE 2 INSTRUCCIONES DE 20 BITS (INSTRUCCIÓN IZQUIERDA E INSTRUCCIÓN DERECHA) DONDE CADA INSTRUCCIÓN CONSISTE EN:
   
   A – CÓDIGO DE OPERACIÓN: 8 BITS (CODOP), ESPECIFICA LA OPERACIÓN QUE SE VA A REALIZAR.
   
   B – DIRECCIÓN: 12 BITS, QUE INDICA UNA DE LAS PALABRAS DE LA MEMORIA.

1.  UNA INSTRUCCIÓN EN IAS TIENE 20 BITS Y ESTÁ FORMADA POR EL CÓDIGO DE OPERACIÓN (CODOP) EN DONDE VAN LOS 8 BITS DE LA OPERACIÓN QUE SE VA A REALIZAR Y LA DIRECCIÓN DONDE VAN LOS RESTANTES 12 BITS QUE INDICA LA DIRECCIÓN EN MEMORIA.

1.  CICLOS DE BÚSQUEDA Y EJECUCIÓN IAS 
   
   EL IAS OPERA EJECUTANDO REPETIDAMENTE UN CICLO INSTRUCCIÓN, CADA CICLO DE INSTRUCCIÓN CONSTA DE 2 SUBCICLOS:
   
   A – CICLO DE BÚSQUEDA: LA INSTRUCCIÓN PUEDE SER CAPTADA DESDE EL IBR O PUEDE SER OBTENIDA DE LA MEMORIA CARGANDO UNA PALABRA EN EL MBR Y LUEGO EN IBR, IR Y MAR.
   EL CÓDIGO DE LA INTRUCCIÓN ES CARGADO EN EL IR Y LA PARTE QUE CONTIENE LA DIRECCIÓN ES ALMACENADA EN EL MAR.
   
   IAS PERMITE OBTENER 2 INSTRUCCIONES DE LA MEMORIA EN EL MISMO CICLO DE BUSQUEDA PERO SE EJECUTA UNA A LA VEZ.
   
   B – CICLO DE EJECUCIÓN: UNA VEZ QUE EL CODOP ESTÁ EN EL IR, LOS CIRCUITOS DE CONTROL INTERPRETAN EL CODOP Y EJECUTAN LA INSTRUCCIÓN ENCIANDO LAS SEÑALES DE CONTROL ADECUADAS PARA PROVOCAR QUE LOS DATOS SE TRANSFIERAN O QUE LA ALU REALICE UNA OPERACIÓN.

1.  CLASIFICACIÓN DE LAS INSTRUCCIONES 
   
   TIENE UNA TOTAL DE 21 INSTRUCCIONES Y SE PUEDE AGRUPAR DE LA SIGUIENTE MANERA:
   
   A – TRANSFERENCIA DE DATOS: TRANSFERIR DATOS ENTRE LA MEMORIA Y LOS REGISTROS DE LA ALU O ENTRE 2 REGISTROS DE LA ALU.
   
   B – SALTO INCONDICIONAL: NORMALMENTE LA UNIDAD DE CONTROL OEJECUTA LAS INSTRUCCIONES SECUENCIALMENTE EN LA MEMORIA. LAS INSTRUCCIONES DE SALTO PUEDEN CAMBIAR ESTA SECUENCIALIDAD, ESTO FACILITA LAS OPERACIONES REPETITIVAS.
   
   C – SALTO CONDICIONAL: EL SALTO DEPENDE DE UNA CONDICIÓN, LO QUE PERMITE PUNTOS DE DECISIÓN.
   
   D – ARITMÉTICA: OPERACIONES REALIZADAS POR LA ALU.
   
   E – MODIFICACIÓN DE DIRECCIONES: PERMITE QUE LA ALU HAGA OPERACIONES CON LAS DIRECCIONES Y LAS INSERTE EN INSTRUCCIONES ALMACENADAS EN MEMORIA.
   ESTO PERMITE UNA CONSIDERABLE FLEXIBILIDAD DE DIRECCIONAMIENTO EN UN PROGRAMA.

1.  LOAD M(600)                                 00000001  001001011000
   STOR M(601)                                   00100001  001001011001

1.  LOAD M(867)                                  00000001  001101100011
   ADD M(562)                                      00000101  001000110010
   STORE M(778)                                 00100001  001100001010

1.  LOAD M(867)                                  00000001  001101100011
   RSH                                                   00010101
   RSH                                                   00010101
   RSH                                                   00010101
   RSH                                                   00010101
   STOR M(778)                                   00100001  001100001010

1.  LOAD M(1048)                                CARGA EN AC (1048)
   ADD M(1049)                                   SUMA AL AC (1049)
   RSH                                                   DIVIDE EN 2 AC
   RSH                                                   DIVIDE EN 2 AC
   STOR M(1050)                                ALMACENA AC EN (1050)
   
   B –   LOAD M(1048)[pic 17][pic 18]

           ADD M(1049)

[pic 19][pic 20]

          RSH




         RSH

[pic 21][pic 22]

          STOR M(1050)

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