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El procesador y sus registros internos

El procesadorEl procesador, tambin conocido como CPU o micro, es el cerebro del pc, es el elemento que interpreta las instrucciones y procesa los datos de los programas de computadora. Permite el procesamiento de informacin numrica, es decir, informacin ingresada en formato binario, as como la ejecucin de instrucciones almacenadas en la memoria.El procesador es un elemento importante del hardware de la PC. Es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansin para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM). 2

El procesador

Un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemticas.

Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecucin, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmtica. Los registros son direccionables por medio de un nombre. Los bits por convencin, se numeran de derecha a izquierda, como: ... 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 3

Clasificacin de los registrosLos registros internos del procesador se pueden clasificar en 6 tipos diferentes Registros de segmento Registros de propsito general Registros de apuntadores Registros de banderas Registros de Puntero de instruccin Registros de Pila

Registros de Segmento Un registro de segmento se utiliza para alinear en un lmite de prrafo o dicho de otra forma codifica la direccin de inicio de cada segmento y su direccin en un registro de segmento supone cuatro bits 0 a su derecha. El modelo de memoria lineal presenta todo el espacio de direcciones de la memoria como un espacio contiguo. Todas las instrucciones, los datos y la pila se encuentran en el mismo espacio de direcciones de memoria. Cada posicin de memoria se referencia mediante una direccin especfica llamada "direccin lineal".

Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un rea de memoria para direccionamiento conocida como el segmento actual. Los registros de segmentos son:

Registro CS (Segmento de Cdigo): El DOS almacena la direccin inicial del segmento de cdigo de un programa en el registro CS. Esta direccin de segmento, ms un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instruccin (IP), indica la direccin de una instruccin que es buscada para su ejecucin.

Registro DS (Segmento de Datos): La direccin inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. En trminos sencillos, esta direccin, ms un valor de desplazamiento en una instruccin, genera una referencia a la localidad de un byte especfico en el segmento de datos. Registro SS (Segmento de Pila): El registro SS permite la colocacin en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la direccin de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS. Esta direccin de segmento, ms un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de pila (SP), indica la palabra actual en la pila que est siendo direccionada.

Registros ES (Apuntador de Segmento Extra): Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. En este contexto, el registro ES est asociado con el registro DI (ndice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una direccin de segmento apropiada.

Registros FS y GS (Apuntadores de Segmentos Extras): Son registros extra de segmento en los procesadores 80386 y posteriores.

Registros de Propsito General. Los registros de propsito general son el AX, BX, CX, y DX, de 16 bits. Cada uno de ellos se divide en dos registros de 8 bits, llamados AH y AL, BH y BL, CH y CL, y, DH y DL, H significando Hight (alto) y L significando Low (bajo), indicando la parte alta o la parte baja del registro correspondiente de 16 bits. Un programa poda usar tanto los registros de 16 bits como los registros de 8 bits. Aparte del uso general de los registros para hacer clculos aritmticos y lgicos.

Los registros de propsito general son: Registro AX (Acumulador): El registro AX, el acumulador principal, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmtica. Por ejemplo, las instrucciones para multiplicar, dividir y traducir suponen el uso del AX. Tambin, algunas operaciones generan cdigo ms eficiente si se refieren al AX en lugar de a los otros registros. Registro BX (Base): El BX es conocido como el registro base ya que es el nico registro de propsito general que puede ser ndice para direccionamiento indexado. Tambin es comn emplear el BX para clculos.

Registro CX (Contador): El CX es conocido como el registro contador. Puede contener un valor para controlar el nmero de veces que un ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits.

Registro DX (Datos): El DX es conocido como el registro de datos. Algunas operaciones de entrada/salida requieren uso, y las operaciones de multiplicacin y divisin con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.

Registro de Apuntadores Los registros SP (apuntador de la pila) Y BP (apuntador de base) estn asociados con el registro SS y permiten al sistema accesar datos en el segmento de la pila. Los tipos de registros de apuntadores son:Registro SP: El apuntador de la pila de 16 bits est asociado con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que est siendo procesada en la pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un apuntador de pila de 32 bits, el registro ESP. El sistema maneja de forma automtica estos registros.

Registro BP: El BP de 16 bits facilita la referencia de parmetros, los cuales son datos y direcciones transmitidos va pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un BP ampliado de 32 bits llamado el registro EBP.

Registro de Banderas. Sirven para indicar el estado actual de la mquina y el resultado del procesamiento. De los 16 bits del registro de banderas, nueve son comunes a toda la familia de procesadores 8086, y sirven para indicar el estado actual de la mquina y el resultado del procesamiento.Muchas instrucciones que piden comparaciones y aritmtica cambian el estado de las banderas, algunas cuyas instrucciones pueden realizar pruebas para determinar la accin subsecuente: OF (Overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento de un bit de orden alto (ms a la izquierda) despus de una operacin aritmtica. DF (direccin): Designa la direccin hacia la izquierda o hacia la derecha para mover o comparar cadenas de caracteres.

IF (interrupcin): Indica que una interrupcin externa, como la entrada desde el teclado, sea procesada o ignorada. TF (trampa): Permite la operacin del procesador en modo de un paso. Los programas depuradores, como el DEBUG, activan esta bandera de manera que usted pueda avanzar en la ejecucin de una sola instruccin a un tiempo, para examinar el efecto de esa instruccin sobre los registros de memoria. SF (signo): Contiene el signo resultante de una operacin aritmtica (0 = positivo y 1 = negativo). ZF (cero): Indica el resultado de una operacin aritmtica o de comparacin (0 = resultado diferente de cero y 1 = resultado igual a cero).

AF (acarreo auxiliar): Contiene un acarreo externo del bit 3 en un dato de 8 bits para aritmtica especializada. PF (paridad): Indica paridad par o impar de una operacin en datos de 8 bits de bajo orden (ms a la derecha). CF (acarreo): Contiene el acarreo de orden ms alto (ms a la izquierda) despus de una operacin aritmtica; tambin lleva el contenido del ltimo bit en una operacin de corrimiento o de rotacin.

Registro de Apuntador de Instrucciones. El registro apuntador de instrucciones (IP) de 16 bits contiene el desplazamiento de direccin de la siguiente instruccin que se ejecuta. El IP est asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instruccin actual dentro del segmento de cdigo que se est ejecutando actualmente. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un IP ampliado de 32 bits, llamado EIP.

Registros de Pila Un registro de pila es un registro de un CPU de computadora cuyo propsito es mantener la pista de la posicin actual de la pila de llamadas. La pila es un rea de memoria importante y por ello tiene, en vez de uno, dos registros que se usan como desplazamiento (offset) para apuntar a su contenido. Se usan como complemento al registro y son: SP (Stack Pointer): Se traduce como puntero de pila y es el que se reserva el procesador para uso propio en instrucciones de manipulado de pila. Por lo general, el programador no debe alterar su contenido. BP (Base pointer): Se usa como registro auxiliar. El programador puede usarlo para su provecho.