1.2 El procesador y sus registros internos

La organizacin de una computadora sencilla orientada hacia los buses.La CPU es el cerebro de la computadora. Su funcin es ejecutar programas almacenados en la memoria principal buscando instrucciones y examinndolas para despus ejecutarlas unas tras otra. Los componentes estn conectados por un busque es una coleccin de alambres paralelos para transmitir direcciones, datos y seales de control . Los buses pueden ser externos a la CPU, cuando la conectan a la memoria y a los dispositivos de E/S, pero tambin internos

La CPU se compone de varias partes. La unidad de control de encarga de buscar instrucciones de la memoria principal y determinar su tipo:La unidad de aritmtica y lgica realiza operaciones como suma y AND booleano necesarias para ejecutar las isntruccionesLa CPU tambin contiene una memoria pequea y de alta velocidad que sirve para almacenar resultados temporales y cierta informacin de control. Esta memoria se compone de unidad central de procesamiento (CPU)

organizacin de una computadora sencilla con una CPU y dos dispositivos de E/S

Varios Registros, cada uno de los cuales tienen cierto tamao y funcin. Por lo regular, todos los registros tienen el mismo tamao. Cada registro puede contener un numero, hasta algn mximo determinando por el tamao del registro. Los registros pueden leerse y escribirse a alta velocidad porque estn dentro de la CPUEl registro mas importante es el contador de programa que apunta a la siguiente instruccin que debe buscarse para ejecutarse. El nombre contador de programa es un tanto engaoso porque no tiene nada que ver con contar, pero es un termino de uso universal. Otro registro importante es el registro de instrucciones, que contiene la instruccin que se esta ejecutando. Casi todas las computadoras tienen varios registros mas, algunos de propsito general y otros para fines especficos.

La organizacin interna de una parte de una CPU von Neumann tpica. Esta parte de llama camino de datos y consiste en los registros, la ALU y varios buses que conectan los componentes. Los registros alimentan dos registros de entrada a la ALU mientras esta calculando. El camino de datos es muy importante en todas las maquinas.La ALU suma, resta y realice otras operaciones simples con sus entradas, y produce un resultado en el registro de salida. El contenido de este registro de salida se enva a un registro, que posteriormente se escribe en la memoria, si se desea. No todos los diseas tienen registros A,B y de salida .Casi todas las instrucciones pueden dividiese en una dc dos categoras: registro-memoria o registro-registro . Las instrucciones registro-memoria permiten buscar palabras de mi memoria a los registros, donde pueden utilizarse como entras de la ALU en instrucciones subsecuentes.La otra clase de instrucciones es el registro-registro. Una instruccin registro-registro tpica busca dos operando de los registros, lo coloca en los registros de la ALU, realiza alguna operacin con ellos y coloca el resultado e uno de los registros. El proceso de hacer pasar dos operando por la ALU y almacenar el resultado se llama ciclo del camino de datos y es el corazn de casi todas las CPU. En gran medida, este ciclo define lo que la maquina puede hacer, Cuanto mas rpido es el ciclo del camino de datos, mas rpidamente opera la maquina.

Camino de datos de una maquina von Neumann tpica

La CPU ejecuta cada instruccin de una serie de pasos pequeos. A grandes rasgos, los pasos son los siguientes:

1.- Buscar la siguiente instruccin de la memoria y colocarla en el registro de instrucciones 2.- Modificar el contador de programa de modo que apunte a la siguiente instruccin 3.- Determinar el tipo de la instruccin de se trajo 4.- Si la instruccin utiliza una palabra de la memoria, determinar donde esta 5.- Buscar la palabra, si es necesario, y colocarla en un registro de la CPU6.- Ejecutar la instruccin 7.- Volver al paso1 para comenzar a ejecutar la siguiente instruccin

Esta sucesin de pasos se conoce como el ciclo de bsqueda-decodificacin-ejecucin y es fundamental para el funcionamiento de todas las computadoras.Esta descripcin de cmo funciona una CPU se aprese mucho a un programa escrito en espaol. Muestra este programa informal reescrito como mtodo Java llamado interpretar. La maquina que se esta interpretando tiene dos registros que los programas de usuario pueden ver: el contador de programa. Para seguir la pista a la direccin de la siguiente instruccin que debe buscarse, y el acumulador, para acumular resultados aritmticos. Tambin tiene registros internos para retener la instruccin en curso durante su ejecucin, el tipo de la instruccin en curso, la direccin del operando de la instruccin y el operando mismo. Se supone que las instrucciones contiene el operando; por ejemplo, el dato que debe sumarse al acumulador. El simple hecho de que sea posible escribir un programa capaz de imitar la funcin de una CPU demuestra que un programa no tiene que ejecutarse con una CPU de hardware que consista en una caja llena de circuitos. En vez de ello, el programa puede ejecutarse haciendo que otro programa busque, examine y ejecute sus instrucciones.

Bibliografa Andrew-S-Tanenbaum-Organizacin-de-ComputadorasPaginas 39,40,41 y 42