miércoles, 2 de diciembre de 2009

UNIDAD 6 FUNCIONAMIENTO INTERNO DE LA COMPUTADORA

6.1. FUNCIÓN UNIDAD CONTROL DURANTE LA EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN

La unidad de control el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son básicamente dos.
Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar los códigos de operación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos.
Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción. También debe controlar el secuenciamiento de las instrucciones en función de la evolución del registro contador de programa.
Se llaman señales de control a las variables binarias que controlan las entradas y salidas de información de los registros y el funcionamiento de las unidades funcionales.
La ejecución de una instrucción se divide en varias etapas que deben realizarse según una secuencia muy precisa de señales de control que establece la señal de control. Hay dos formas básicas para implementar la unidad de control:




  • Unidad de control cableada: Realiza sus funciones mediante elementos hardware. No la analizaremos en profundidad aquí.



  • Unidad de control microprogramada: Es más lenta que la anterior, pero permite implementar instrucciones más potentes y flexibles. Será analizada en profundidad en los siguientes apartados.




6.2. CICLO EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN

Los pasos a seguir para el procesamiento de las instrucciones son los siguientes:



1. cada instrucción es leída ( una a la vez), desde la memoria, por el procesador y,
2. cada instrucción es ejecutada por el procesador. La repetición de la lectura y ejecución ( pasos 1 y 2 respectivamente), conforman la “ejecución de un programa”.


Dicha ejecución puede detenerse si: la máquina se apaga, ocurre un error que no puede ser recuperado, o si, se encuentra una instrucción en el programa que detenga la computadora.
Ciclo de instrucción: es el procesamiento requerido para la instrucción.


En este Ciclo, se encuentran los dos pasos citados anteriormente, denominados Ciclo de lectura (feth) y Ciclo de ejecución.
Lectura y ejecución de instrucciones:


El procesador lee una instrucción de la memoria, al comienzo de cada Ciclo de instrucción. Se cuenta con un contador de programas ( PC program counter ), que lleva la cuenta de cual es la próxima instrucción a leer. Luego de leer cada instrucción el procesador incrementara el PC, de manera tal que la siguiente instrucción a leer será; la que se encuentra en la dirección inmediatamente superior de la memoria. La instrucción leída es cargada en el registro de instrucción ( IR instuction register ), que es un registro del procesador. El procesador interpreta la instrucción, la cual está en forma de código binario, que especifica la acción que el procesador llevará a cabo, y realizará la acción requerida.


Las acciones que se realizan para la lectura y ejecución de instrucciones se pueden clasificar en las siguientes categorías:


• Procesador-memoria: los datos se transfieren del procesador a la memoria o viceversa.



• Procesador E/S: los datos se transfieren desde o hacia un dispositivo periférico. Se realiza la transferencia entre el procesador y un módulo de entrada-salida.


• Tratamiento de datos: el procesador puede realizar alguna operación aritmética o lógica sobre los datos.



• Control: la secuencia de ejecución puede ser alterada si la instrucción lo especifica.



La ejecución de una instrucción puede incluir una combinación de las acciones antes mencionadas.


CICLO DE INSTRUCCION


Un ciclo de instrucción (tambien llamado ciclo de traer y ejecutar) es el período de tiempo durante el cual un ordenador lee y procesa una instrucción de lenguaje máquina de su memoria o la secuencia de acciones que la unidad central (CPU) funciona para ejecutar cada instrucción de código de máquina en un programa.
El nombre el ciclo traer-y-ejecutar comúnmente es usado.La instrucción debe ser traída de la memoria principal, y luego ejecutado por la CPU.Esto es fundamentalmente como un ordenador funciona, con su lectura de CPU y ejecución de una serie de instrucciones escritas en su lenguaje máquina.De esto surgen todas las funciones de un ordenador familiar a partir del final del usuario.
Ciclo de Instruccion:
La CPU de cada ordenador puede tener ciclos diferentes basados en juegos de instrucción diferentes.
Traer la instruccion desde la memoria principal:


La CPU presenta el valor de la PC sobre el bus de dirección.La CPU entonces trae la instrucción de la memoria principal vía el bus de datos en el Registro de Datos de Memoria (MDR).El valor del MDR entonces es colocado en el Registro de Instrucción Actual un circuito que sostiene la instrucción de modo que pueda ser descifrado y ejecutado.

6.3. DECODIFICACIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN

UNIDAD DE DECODIFICACION


Se encarga de decodificar la instrucción que se va a ejecutar. Es decir, saber qué instrucción es. Cuando el microprocesador lee de memoria una instrucción, el código de esa instrucción le llega a esta unidad. Esta unidad se encarga de interpretar ese código para averiguar el tipo de instrucción a realizar. Por ejemplo, instrucciones de suma, multiplicación, almacenamiento de datos en memoria,etc.




6.4. COMUNICACIÓN PROCESADOR CON EL RESTO DEL SISTEMA


En los microcomputadores, la comunicación entre la CPU y otros dispositivos como memorias y puertos se efectúa a través del bus del sistema. El bus de direcciones de un microcomputador se encuentra estrechamente relacionado con los decodificadores, ya que gracias a ellos es posible seleccionar los dispositivos internos del microcomputador y las posiciones de memoria para efectuar operaciones de lectura y escritura.
Esta no es la única aplicación de los decodificadores en los microcomputadores. Internamante dentro del a CPU también existe un decodificador, llamado el Instruction Decoder (Decodificador de Instrucciones) el cual funciona de forma conjunta con el Instruction Register (Registro de Instrucciones) de la CPU.
El procesador (en realidad una forma abreviada para el microprocesador y también a menudo llamada la CPU o unidad central de procesamiento) es el componente central de la PC. Es el cerebro que se ejecuta el programa en el interior de la PC. Todo el trabajo que usted hace en su computadora se realiza directa o indirectamente por el procesador. Obviamente, es uno de los más importantes componentes de la PC, si no la más importante. También es, científicamente, una de las más maravillosas partes de la PC, es uno de los más asombrosos dispositivos en el mundo de la tecnología.


El procesador juega un papel importante en los siguientes aspectos importantes de su sistema:


Características:

El procesador es probablemente el más importante factor determinante del rendimiento del sistema en el PC. Mientras que otros componentes también juegan un papel clave en la determinación de rendimiento, el procesador tiene capacidad de dictar el máximo rendimiento de un sistema. Los otros dispositivos sólo permiten que el procesador alcanze su pleno potencial.


Soporte de Software:

Entre más reciente, más rápidos son procesadores y permiten el uso del software más reciente. Además, los nuevos procesadores como el Pentium MMX con la Tecnología, permitirá la utilización de software especializado y no utilizables en las anteriores máquinas.


Confiabilidad y estabilidad:

El procesador de calidad es un factor que determina la forma fiable confunsiona el sistema. Si bien la mayoría de los procesadores son muy fiables, otros no. Esto también depende en cierta medida de la edad del procesador y la cantidad de energía que consume.


Consumo de energía:

Originalmente los procesadores consumen relativamente poca energía en comparación con otros dispositivos del sistema. Procesadores mas nuevos pueden consumir una gran cantidad de energia. El consumo de energía tiene un impacto en todo, desde el enfriamiento al método de selección general de la fiabilidad del sistema.


Placa madre de Apoyo:

El procesador, de decidir el uso de su sistema será un factor importante en la determinación de qué tipo de chipset debe utilizar, y la placa base, por lo tanto, lo que usted compra. La placa madre, a su vez, exige muchos aspectos de sus capacidades del sistema y el rendimiento.

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