Perspectiva de Alto Nivel del Funcionamiento y de las interconexiones del computador

Capítulo 3

Fecha de presentación

Debemos poder contestar las preguntas, Qué aspectos de diseño son los que permite que los componentes del computador pueda realizar sus funciones básicas.Podemos describir los conceptos que permiten manejar y controlar la gestiones de proporciona las estructuras arriba señaladas.

Componentes del ComputadorActuales.

• Su diseño se basa en el diseño de creado

por John von Neumann, en el Instituto de

Estudios Avanzados de Priceton (Institute

for Advances Studies Priceton) conocido

como IAS. Los Tres conceptos Básicos:

o Los datos y las instrucciones se almacenan en

una sola memoria de lectura-escritura.

o Los contenidos de esta memoria se direccionan

indicando su posición, sin considerar el tipo de

dato contenido en la misma.

o La ejecución se produce siguiendo una

secuencia de instrucción tras instrucción (a no

ser que dicha secuencia se modifique

explícitamente).

Secuencia de funciones lógicas y

aritméticas

Secuencia de funciones lógicas y

aritméticas

Programación Software

Señales de control

Códigos de instrucción

Datos Resultados

Secuencia de funciones lógicas y

aritméticas

Programación Hardware

DatosResultados

¿Cómo se suministran las Señales de Control?

• El programa se realmente una secuencia de pasos.

Para cada paso, se requiere un nuevo conjunto de

señales de control.

• Se asocia un código específico a cada posible

conjunto de señales de control. Se añade al

hardware de uso general una parte encargada de

generar las señales de control a partir del código.

• En vez de tener que reconfigurar el hardware para

cada programa, se necesita es proporcionar una

nueva secuencia de códigos, una instrucción, y una

parte del hardware interpreta cada instrucción y

genera las señales de control.

• Elementos necesarios:

o Un Intérprete de instrucciones y

o Un módulo de uso general para las funciones

aritméticas y lógicas.

Instrucción

Datos

Instrucción

Datos

.

.

.

.

.

.

.

.

.

012...

.

.

.n-2

n-1

MAR

MBR

E/S BR

PC

IR

Unidad deejecución

E/S AR

CPU

Modulo de E/S

...

Registros

Bus del Sistema

PC= Ctrl. de prog.IR= Reg. de inst.MAR= Reg. dir. mem.MBR=Reg. buff. mem.E/S AR= Reg. dir. E/SE/S BR= Reg. buff. E/S

Funcionamiento del computador

• El procesador se encarga de ejecutar las instrucciones especificadas en el programa. La

forma más simple consta de dos etapas:

• El procesador lee (capta) la instrucción de memoria.

• Ejecuta. Esto consiste en la repetición del proceso de captación y ejecución de instrucción.

El Procesamiento que requiere una instrucción se denomina ciclo de instrucción.

• Ciclo de ejecución se para solo si:

o La máquina se Desconecta.

o Se produce algún tipo de Error Irrecuperable o Ejecuta una instrucción del programa

que Detiene al computador.

Ciclo de captación Ciclo de ejecución

Ciclo de ejecuciónCiclo de captación

Los Ciclos de Captación y Ejecución.

• Inicio de Ciclo de instrucción.

• El CPU capta una instrucción de Memoria, utiliza el reg. PC

(Program Counter) para seguir la pista de las instrucción que

debe captarse a continuación e incrementa PC (prox dir. mem.)

• La instrucción captada se almacena en el reg. de CPU llamado

IR (“código binario” que especifica la acción que debe

realizarla CPU. La CPU interpreta y lleva a cabo la acción

requerida.)

Cuatro Tipos de Etapas que puede realizar:

o Procesador – Memoria: Debe transferir datos desde CPU a MEM o

viceversa.

o Procesador – E/S: Debe transferir datos a o desde Medio externo y

CPU.

o Procedimiento de Datos: Realiza operaciones aritmética o lógica

con los datos.

o Control: Especifica la cual será la siguiente acción.

Direcció

nC

od

op

0

3

4

15

Fo

rma

to d

e instru

cción

0

1

15

Ma

gn

itud

Fo

rma

to d

e entero

s

Estados del Ciclo de Instrucción.

Captación de

instrucción

Captación de

operando

Almacena-miento de operando

Cálculo de la dir. de operando

Operación con datos

Cálculo de la dir. de operando

Decodifica-ción de la operación

de la instrucción

Calculo de la dir. de

instrucción

Varios resultados

Varios operandos

Cadena o vector de datosInstrucción completada captar siguiente instrucción

Nota: Algunos estados pueden no darse y otros pueden visitarse más de una vez.

Ciclo de Instrucción

Operación con los datos • DO, data

operation

Alamacenamientode operando• OS, operand

store

Programa Temporización E/SFallo de

hardware

Interrupciones

• Generadas por alguna condición que se produce como resultado de la ejecución de una instrucción.

• Generadas por un temporizador interno al procesador, OS.

• Generadas por un controlador de E/S, indicando la finalización sin problema o avisando cierta condiciones de error.

• Generadas por un fallo tal como la falta de potencia de alimentación o un error de paridad en la memoria.