Arquitectura

INTRODUCCION

El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), se puede decir de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.

El procesador es un ayudante muy importante y el se compone de muchos equipos como lo son: el monitor, el mouse, el teclado, el CPU, las tarjetas, las memorias, etc.

DISEÑO LOGICO DE PROCESADOR

Un procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de control/estado. Los registros visibles por el usuario pueden ser de uso general o tener una utilidad especial, mientras que los registros de control y estado se usan para controlar el funcionamiento del procesador, un claro ejemplo es el contador de programa.

Los procesadores utilizan la segmentación de instrucciones para acelerar la ejecución. La segmentación de cauce se puede dividir en ciclo de instrucción en varias etapas separadas que operan secuencialmente, tales como la captación de instrucción, decodificación de instrucción, cálculo de direcciones de operando, ejecución de instrucción y estructura del operando resultado.

ORGANIZACION DEL PROCESADOR

Captar instrucciones: el procesador lee una instrucción de memoria (registro, cache o memoria principal).

Interpretar instrucción: La instrucción se codifica para determinar qué acción es necesario.

Captar datos: La ejecución de una instrucción puede exigir leer datos de memoria o de un módulo de E/S.

Procesar datos: La ejecución e una instrucción puede exigir llevar a cabo alguna operación aritmética o lógica con los datos.

Escribir datos: Los resultados de una ejecución pueden exigir escribir datos en la memoria o en el módulo de E/S.

Para hacer estas cosas, el procesador necesita almacenar instrucciones y datos temporalmente mientras una instrucción esta ejecutándose, en otras palabras el procesador necesita una pequeña memoria interna

EL PROCESADOR Y EL BUS DEL SISTEM

La ALU lleva a cabo el verdadero cálculo o procesamiento de datos. La unidad de control controla la transferencia de datos e instrucciones así a dentro y así afuera del procesador, y el funcionamiento de la ALU. Además la figura muestra una memoria interna mínima, que consta de un conjunto de posiciones de almacenamiento llamadas registros.

Estrucutra interna del procesador

se indican los caminos de transferencia de datos y de la lógica de control, que incluye un elemento con el rotulo bus interno del procesador. También se muestran los elementos básicos típicos de la ALU. Hay que observar la similitud entre la estructura interna del computador en su totalidad y la estructura interna del procesador. En ambos casos hay una pequeña colección de elementos principales (computador: procesador, E/S, memoria; procesador: unidad de control, ALU, registros) conectados por caminos de datos.

UNIDAD ARITMETICA LOGICA

Esta unidad realiza cálculos (suma, resta, multiplicación y división) y operaciones lógicas (comparaciones). Transfiere los datos entre las posiciones de almacenamiento.

Tiene un registro muy importante conocido como: Acumulador ACC Al realizar operaciones aritméticas y lógicas, la UAL mueve datos entre ella y el almacenamiento. Los datos usados en el procesamiento se transfieren de su posición en el almacenamiento a la UAL.

Los datos se manipulan de acuerdo con las instrucciones del programa y regresan al almacenamiento. Debido a que el procesamiento no puede efectuarse en el área de almacenamiento, los datos deben transferirse a la UAL. Para terminar una operación puede suceder que los datos pasen de la UAL al área de almacenamient o varias veces.

DISEÑO DE UN CIRCUITO LOGICO

Es aquel que maneja la información en forma de “1″ y “0″, dos niveles de voltaje fijos. “1″ nivel alto o “high” y “0″ nivel bajo o “low”.

Estos circuitos están compuestos por elementos digitales como las compuertas: AND (Y), OR (O), NOT (NO) y combinaciones poco o muy complejas de los circuitos antes mencionados.

Estas combinaciones dan lugar a otros tipos de elementos digitales como los compuertas, entre otros

- nand (No Y)

- nor (No O)

- or exclusiva (O exclusiva)

- mutiplexores o multiplexadores

- demultiplexores o demultiplexadores

- decodificadores - codificadores

- memorias

- flip-flops

- microprocesadores

- microcontroladores

- etc.

Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como “compuertas lógicas” (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.) Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad. Y, si pudiéramos ver en mas detalle la construcción de éstas, veríamos que es un circuito comprendido por transistores, resistencias, diodos, etc. conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas la utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.

UNIDAD ARITMETICA LÓGICA

La unidad Aritmético Lógica se encuentra dentro de la CPU, se la conoce como ALU por sus siglas en inglés de (arithmeticlogicunit) en su interior tiene los circuitos digitales que realizan las operaciones aritméticas y lógicas, entre dos operandos, sobre esta muchas otras operaciones, realiza la resta, la multiplicación a través de sumas múltiples o con complementos, esto se realiza cargando los operando

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