Capitulo 1Introduccion al microprocesadorJulio Alexander Vasquez Morales0903 05 12592

EL MICROPROCESADOR DE 4 BITS

En 1971 Intel lanza el primer microprocesador el 4004, de 4 bits. Este era integrado y programable en un solo encapsulado, direccionaba 4096 localidades en la memoria. Contenía un conjunto de 45 instrucciones diferentes. Se podia emplear en aplicaciones limitadas, como los primeros videojuegos y controladores pequeños.

EL MICROPROCESADOR DE 8 BITS

Mas tarde en 1971 Intel produjo el 8008, era de 8 bits. Contaba con una memoria de 16K y un total de 48 nuevas instrucciones, en este nuevo procesador brindaron la oportunidad de muchas nuevas aplicaciones.

En 1973, Intel introdujo el 8080, el primero de los microprocesadores modernos de 8 bits. Este direccionaba en la memoria y ejecutaba instrucciones, diez veces mas rápido que el 8008. En 1977, Intel introdujo el 8085, sus principales ventajas el generador del reloj y el controlador de sistema integrados, que eran componentes externos en un sistema basado en el 8008.

EL MICROPROCESADOR DE 16 BITS

En 1968,Intel lanzo el 8086 y mas o menos un año mas tarde el 8088, ambos son de 18 bits. Tienen capacidad de direccionar a un 1Mb o una memoria de 512K palabra. Ofrece un espacio de memoria mas grande que el microprocesador de 8 bits, lo cual le permite efectuar operaciones muy complejas para las cuales no hay espacio en 64 Kb de memoria.

EL MICROPROCESADOR DE 32 BITS

La versión mas reciente del microprocesador es el de 32 bits, en la actualidad hay dos versiones, el 80386 fue el primer microprocesador de 32 bits, cuya mayor ventaja es una frecuencia de reloj mucho mas alta. El 80486 es básicamente un 80386 mejorado, un procesador aritmético y una memoria cache interna de 8Kb.

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADORArquitectura interna, los microprocesadores modernos,

igual que los anteriores, buscan instrucciones en la memoria, pero lo hacen en una forma totalmente nueva. Los microprocesadores modernos estan estructurados de modo que contengan muchas mas unidades internas de procesamiento, cada una de las cuales efectua una tarea especifica. Esto significa que el microprocesador moderno puede a menudo procesar cierto numero de instrucciones en forma simultanea, en diversas etapas de la ejecucion.

El canal de direcciones suministra una direccion en la memoria para la memoria del sistema o el espacio de entrada/salida (e/s) para los dispositivos de e/s del sistema. El canal de datos transfiere estos entre el microprocesador y la memoria y los dispositivos de e/s conectados en el sistema. El canal de control suministra señales de control que hacen que la memoria o el espacio de e/s efectuen una operacion de lectura o de escritura.

LA MEMORIA Y EL MICROPROCESADOR

El espacio de direccionamiento de un sistema basado en un microprocesador, se denomina memoria lógica o memoria física. La memoria lógica es el sistema de memoria tal como lo ve el programador, mientras que la memoria física es la estructura real en el hardware en el sistema de memoria.

EL MODELO DE PROGRAMACIÓN

La programación requiere un claro entendimiento de la estructura de los registros.

Registros de propósito general, se utilizan en la forma que desee el programador.

Registros apuntadores e índices, son también de uso general, se utilizan mas a menudo para apuntar a la localidad de la memoria que contiene los datos del operando de muchas instrucciones.

El registro de banderas, indican la condición del microprocesador a la vez que controlan su funcionamiento. Los bits de bandera cambian después de ejecutar muchas de las instrucciones aritméticas y lógicas.

Registros de segmentos, son registros adicionales que genera direcciones en la memoria junto con otros registros en el microprocesador. Funciona de una manera diferente en el modo real, por comparación con el funcionamiento del microprocesador en modo protegido.

DIRECCIONAMIENTO DE LA MEMORIA EN MODO REAL

Permite que el microprocesador solo direccione al primer 1Mb de espacio en la memoria. En los sistemas de funcionamiento MSDOS o PCDOS se supone que el microprocesador funciona en el modo real en todo momento.

SEGMENTOS Y DESPLAZAMIENTOS

Una dirección de segmento y una dirección de desplazamiento, generan una dirección en la memoria en el modo real. Todas las direcciones en la memoria en modo real consisten de un segmento y un desplazamiento. El segmento ubicado en uno de los registros de segmento, define la dirección inicial de cualquier segmento de memoria de 64 Kb. La dirección de desplazamiento selecciona una localidad dentro del segmento de memoria de 64 Kb.

REGISTROS DE SEGMENTO Y DESPLAZAMIENTO IMPLÍCITOS

El microprocesador tiene un grupo de reglas que se aplican siempre que se direcciona a la memoria. Estas reglas, que se aplican en el modo real o el protegido, definen la combinación de registro de segmento y de desplazamiento, que se utilizan en ciertos modos de direccionamiento. El registro de segmento de código define el principio de un segmento de código y el apuntador de instrucciones apunta a la siguiente instrucción dentro del segmento de código a ejecutar por el microprocesador.

DIRECCIONAMIENTO DE LA MEMORIA EN MODO PROTEGIDOPermite acceso a los datos y programas ubicados

arriba del primer Mb de memoria. El direccionamiento de esta sección extendida del sistema de memoria, requiere un combo en el sistema de direccionamiento de segmento y desplazamiento, utilizado con el direccionamiento de la memoria en modo real. Cuando se direcciona a los datos y programas en la memoria ampliada, todavía se utilizan la dirección de desplazamiento para accesar la información ubicada dentro del segmento. La dirección del segmento, que se describió en relación con el direccionamiento de la memoria en modo real, ya no esta presente en el modo protegido.

SELECTORES Y DESCRIPTORES

El selector ubicado en el registro del segmento selecciona a uno de los 8192 descriptores en la tabla de descriptores. El descriptor describe la ubicación, longitud y derechos de acceso de un segmento de memoria. El registro de segmento, en forma directa, todavía selecciona un segmento de memoria, pero no lo hace en forma de directa como en el modo real.

REGISTROS INVISIBLES PARA EL PROGRAMA

Las tablas de descriptores globales y locales se encuentran en el sistema de memoria. A los registros invisibles para el programa no se les direcciona en forma directa por el software del sistema. Estos registros controlan al microprocesador cuando funciona en el modo protegido. Cada registro de segmento contiene una parte invisible para el programa que se emplea en el modo protegido. Es una memoria cache que se carga con la dirección de base, el limite y los derechos de acceso cada vez que se cambia el numero en el registro de segmento.

FORMATOS DE DATOS Datos ASCII, se suelen utilizar para representar

caracteres alfanuméricos en la memoria de un sistema de computadoras.

BCD (decimales codificados en binarios), se almacena en forma empacada o no empacada en la memoria.

BYTE, se almacena en dos formas: enteros con signo o sin signo.

Palabra, se forma con dos bytes de datos. El byte menos significativo se almacena siempre en la localidad de memoria que tenga el numero mas bajo y el byte mas significativo, en la mas alta.

Dobles palabras, se utiliza para almacenar números de 32 bits, que son el producto después de la multiplicación o el dividendo antes de la división.

Números reales, también llamados números con punto decimal flotante, consta de dos partes: una mantisa y un exponente.

EL CONJUNTO DE INSTRUCCIONES

Transferencia de datos, transfiere datos entre la memoria y los registros así como entre el acumulador y los puertos de E/S.

Aritmética, suma y resta con el empleo de datos con signo o sin signo y datos BCD o de ASCII. Multiplica y divide números ASCII con signo o sin signo.

Manipulación de bits, incluyen operaciones lógicas, corrimientos y rotaciones.

Instrucciones para cadenas, se emplea para manipular cadenas de datos en la memoria. Cada cadena consta, de bytes o de palabras y tiene hasta 64 Kb de longitud.

Transferencia de programa, incluyen brinco, llamadas y retorno. Se enumeran algunas instrucciones adicionales para ciclos de programas.

Control de procesador, habilitan y deshabilitan las interrupciones, modifican los bits de bandera y sincronizan los eventos externos.