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Unidad 2

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by

flakito Alex

on 26 February 2014

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Transcript of Unidad 2

2.2 Estructura de registros
2.2.3 Ejemplos de organización de registros de CPU reales
Unidad 2
2.1 Organización del procesador
Ejemplos de organización de registros: 2 microprocesadores
contemporáneos (1978):Motorola MC68000, Intel 8086.

2.2.2 Registros de control y de estados
Estructura y funcionamiento de la CPU
Arquitectura de computadora
Un procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de control/estado.

2.2.1 Registros visibles para el usuario
LOS REGISTROS VISIBLES: Son aquellos que por el usuario pueden ser de uso general o tener una utilidad especial.
Los REGISTROS DE CONTROL Y ESTADO:
Estos se usan para controlaar el funcionamiento del procesador.
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.
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.

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 la organización de un procesador se tienen que considerar los siguientes requisitos:

Minimizan el acceso entre el microprocesador y cpu, debido a que se encuentran dentro del CPU.

Se pueden clasificar en las siguientes categorías:

Registro de datos
Registro de direcciones
Registro de índice
Puntero de segmento
Puntero de pila

Un registro visible para el usuario es uno que puede ser referenciado por medio del lenguaje máquinaque ejecuta la CPU.

Registros visibles al usuario

2.2.2 Registros de control y de estado.

Hay diversos registros del procesador que se emplean para controlar su funcionamiento. La mayoría de ellos, en la mayor parte de las máquinas, no son visibles por el usuario. Algunos de ellos pueden ser visibles por ciertas instrucciones máquina ejecutadas en un modo de controlo de sistema operativo.
A continuación se presenta una lista razonablemente completa de tipos de registros, con una breve descripción.
Son esenciales cuatro registros para la ejecución de una instrucción:
Contador de programa (Program Counter, PC): contiene la dirección de la instrucción a captar.
Registro de instrucción (lnstruction Register, IR): contiene la instrucción captada más recientemente.
Registro de dirección de memoria (Memory Address Register, MAR): contiene la dirección de una posición de memoria.
Registro intermedio de memoria (Memory Buffer Register, MBR): contiene la palabra de datos a escribir en memoria o la palabra leída más recientemente.

Muchos diseños de procesadores incluyen un registro o un conjunto de registros, conocidos a menudo como palabra de estado del programa (PSW, program status worá), que contiene información de estado. PSW contiene típicamente códigos de condición además de otra información de estado.
Entre los campos o indicadores comunes se incluyen los siguientes:
Signo: contiene el bit de signo del resultado de la última operación aritmética.
Cero: puesto a uno cuando el resultado es O.
Acarreo: puesto a uno si una operación da lugar a un acarreo (en la suma) o adeudo (en la resta) del bit más significativo. Se usa en operaciones aritméticas multipalabra.
Igual: puesto a uno si el resultado de una comparación lógica es la igualdad.
Desbordamiento: usado para indicar un desbordamiento aritmético.
Interrupciones habilitadas/inhabilitadas: usado para permitir o inhabilitar interrupciones.
Supervisor: indica si el procesador funciona en modos supervisor o usuario.
Únicamente en modo supervisor se pueden ejecutar ciertas instrucciones privilegiadas y se puede acceder a ciertas áreas de memoria.

Motorola MC68000:
Registros de 32 bits: 8 de datos y 9 de dirección.
1) Los de datos también se usan como registros índice (un modo de direccionamiento).
Permiten operaciones con 8,16 y 32 bits según determine el código de operación (MIPS).
2) Los de direcciones A7 y A7’ punteros de pila para usuarios y para SO respectivamente.
3) Contador de programa de 32 bits y registro de estado de 16.
Decisiones de diseño:
1) Repertorio de instrucciones regular sin registros de uso especial.
2) División en dos grupos, ahorro de 1 bit (compromiso razonable
entre generalidad total y código más compacto).

Intel 8086
Enfoque diferente en la organización de los registros: cada registro
tiene un uso particular aunque algunos pueden tener uso general.
4 registros de datos de 16 bits, direccionables también como bytes.

Uso general en algunas instrucciones e implícito en otras, p.e. la
multiplicación usa siempre el acumulador.

Registros de segmento uso dedicado e implícito, apuntan a los
segmentos de datos, código y pila (base + desplazamiento).

Los índice implícitos en algunas operaciones: contienen
desplazamientos dentro de cada segmento(base + desplazamiento).
Decisiones de diseño: codificación compacta flexibilidad reducida.

Intel 80386
Microprocesador de 32 bits, diseñado como una ampliación del 8086
(16 bits).
Conserva la organización de registros original integrada en la nueva
organización proporciona compatibilidad ascendente para los
programas del 8086.
Tuvieron que limitar la flexibilidad al diseñar la organización de los
registros.
El Pentium tiene la misma organización de registros que el 386.
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