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Unidades de control microprogramadas y cableadas

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Kristhel Palacios

on 3 November 2014

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Transcript of Unidades de control microprogramadas y cableadas

Unidades de control microprogramadas y cableadas
Integrantes: Amir Mehrez García
Kristhel Palacios Pilares

1. Presentación
2. Introducción
3. Unidad de control
4. Historia
5. Definición de “Registro”
6. Unidad de control Cableada
7. Unidad de control Microprogramada
8. Contraste
9. Conclusiones
10. Resumen
11. Bibliografía

Contenidos:
Presentación
La presente investigación se realizó con la finalidad de comprender las diferencias entre las unidades de control microprogramadas y cableadas. Una vez comprendida la información que se propone en cada punto de los contenidos, se evaluará las características que presentan para dar una conclusión general respecto a los avances desarrollados para cada unidad de control para finalmente sintetizar la información obtenida.
Introducción
Para definir las diferencias entre las unidades de control microprogramadas y cableadas se requiere de definiciones previas relacionadas a las unidades de control así como sus características. Por ello se desarrollará a continuación un breve resumen según los puntos establecidos en los contenidos. Una vez analizados estos puntos se procederá a realizar una comparación entre estos procesadores para finalmente realizar las conclusiones respectivas.
Unidad de Control
La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales en los que se divide un (CPU). Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.
Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas.
Historia:
La unidad de control fue históricamente definida como una parte distinta del modelo de referencia de 1946 de la Arquitectura de Von Neumann. En diseños modernos de computadores, la unidad de control es típicamente una parte interna del CPU
Existen dos tipos de UC: mientras que las cableadas se emplean en sistemas más bien sencillos, las microprogramadas, introducidas por el británico Maurice Wilkes en 1951, son parte de estructuras más complejas, que funcionan como un nivel intermedio para la ejecución de las instrucciones de un programa; los registros programados para dar instrucción a otro programa en el mismo microprocesador son llamados microgramas.
Esta solución fue posible a través de un método de diseño de la Unidad de control ordenado y sistemático que redujo la complejidad del diseño cableado y derivó, años más tarde, en la Unidad de control microprogramada. El flujo de datos a través de un procesador, así como la interacción entre los componentes dentro de él, es controlado por la arquitectura de circuitos que conforma la UC, a través de sus registros. A lo largo del tiempo y a través de los avances en las distintas tecnologías de los materiales, estas arquitecturas han optimizado su estructura, dando paso a los microprocesadores más poderosos y eficientes.
“Registro de instrucción”:
El registro de instrucción IR es un registro de la unidad de control del CPU en donde se almacena la instrucción que se está ejecutando. En los procesadores simples cada instrucción a ser ejecutada es cargada en el registro de la instrucción que la contiene mientras se es decodificada, preparada y al final ejecutada, un proceso que puede tomar varios pasos. Los procesadores más complejos usan una tubería de registros de instrucción donde cada etapa de la tubería hace parte del trabajo, decodificación, preparación, o ejecución, y después pasa el resultado a la siguiente etapa para realizar el siguiente paso hasta que la instrucción es procesada totalmente.
Esto funciona como una línea de ensamblaje en donde en cada etapa se hace un trabajo parcial, y luego se pasa a la siguiente etapa para continuar con la fabricación del producto. Decodificar el opcode en el registro de instrucción incluye la determinación de la instrucción, también determinar donde están sus operandos en memoria, leer los operandos desde la memoria, asignar recursos del procesador para ejecutar el comando (en procesadores superscalares), etc.
Unidades de control
Cableadas
En un tiempo, las unidades de control para los CPU eran lógica ad hoc, y eran difíciles de diseñar. Éstas pueden identificarse como la parte principal del computador y del dispositivo principal que ayuda al computador a funcionar de una manera apropiada. Es construida de puertas logicas, flip-flop, circuitos codificadores, circuitos decodificadores, contadores digitales y otros circuitos digitales. Su control está basado en una arquitectura fija, es decir, que requiere cambios en el cableado si el conjunto de instrucciones es modificado o cambiado.

Esta arquitectura es preferida en los computadores RISC pues consiste en un conjunto de instrucciones más pequeño.
Las unidades de control cableado son implementadas por medio de unidades de logica secuencial ofreciendo un número finito de puertas que pueden actuar como generadores de resultados específicos, basada en las instrucciones que fueron usadas para invocar esas respuestas. Estas instrucciones son evidentes en el diseño de la arquitectura, pero también pueden ser representadas de otras maneras.

Unidad de control Microprogramada:
La idea de microprogramación fue introducida por M.V. Wilkes en 1951 como un nivel intermediario para ejecutar instrucciones de programa de computadora. Las microprogramas fueron organizadas como una secuencia de microinstrucciones y almacenadas en una memoria del control especial. El algoritmo para la unidad de control microprogramada es usualmente especificado por la descripción de un diagrama de flujo. La ventaja principal de la unidad de control microprogramada es la simplicidad de su estructura. Las salidas del controlador son organizadas en microinstrucciones y pueden ser reemplazadas fácilmente.
CONTRASTE
Como la propia Intel denomina, los nuevos Intel Core i3, i5 e i7 son procesadores que pertenecen a la segunda generación de una arquitectura que mostró excelentes resultados y justo por no tratarse de una nueva línea es que muchas configuraciones son semejantes.
• Memoria cache
• La Unidad Central de procesador
• La unidad de proceso
• BUS
• Sistema secuencial
• Sistema combinacional


La implementación microprogramada se basa en la codificación de las microoperacionesen un lenguaje simbólico, lo que es conocido como lenguaje de microprogramación. Cada línea describe un conjunto de microoperaciones que ocurren simultáneamente, y se denomina microinstrucción. Una secuencia de microinstrucciones se denomina microprograma o 'firmware'. Para cada microoperación la unidad de control debe general señales de control determinadas, por lo que pueden codificarse en unapalabra de control en la que hay un bit por cada línea de control.
No obstante, utilizar una palabra de control de este tipo podría dar problemas cuando la secuencia de microoperaciones no coincide entre instrucciones diferentes (por ejemplo, a veces se necesita un ciclo indirecto y a veces no). Que posee.

CONCLUSIONES
Los métodos de implementación de la unidad de control pueden clasificarse en dos categorías:
* Implementación cableada.
* Implementación microprogramada.
En la primera, la unidad de control es básicamente un circuito combinacional, en el que las entradas lógicas son transformadas en señales lógicas de salida que constituyen las señales de control. No obstante, en una CPU actual, en el que la unidad de control puede ser muy compleja, el número de ecuaciones booleanas que definen el circuito combinacional puede ser muy grande.
Además,resulta difícil testar el circuito, por las múltiples combinaciones a comprobar, así como posteriores modificaciones.

R
E
S
U
M
E
N
Título: Estructura y diseño de Computadores
Autor: David A. Patterson, John L. Hennessy
N° de Edición: Ed. Reverté S.A. 2000

Título: Arquitectura de Computadores
Autor: J. Antonio de Frutos, Rafael Rico
N° de Edición: Ed. Universidad de Alcalá. 1995

Título: Logic synthesis for FSM based control units / Alexander Barkalov and Larysa Titarenko. Berlin: Springer. ISBN 978-3-642-04308-6.
Autor: Barkalov, Alexander (2009).
N° de Edición: 1ra edición

Bibliografía
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