microprocesadores 2015

7/21/2019 Microprocesadores 2015

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Microprocesador



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Microprocesador El microprocesador es un circuito integrado que contienetodos los elementos de una "unidad central deprocesamiento" o CPU (Central Process Unit).Suelen tener forma de prisma chato, y se instalan so reun elemento llamado ! calo (en ingl#s, socket ).En modelos antiguos sol$a soldarse directamente a laplaca madre. %parecieron algunos modelos donde seadopt el formato de cartucho, sin em argo no tu&omucho #'ito.

%ctualmente se dispone de un ! calo especial para alo arel microprocesador y el sistema de enfriamiento, quecom nmente es un &entilador (cooler).*as partes l gicas que componen un microprocesadorson, entre otras+ unidad aritm#tico l gica, registros dealmacenamiento, unidad de control, Unidad de e ecuci n,memoria cach# y uses de datos control y direcci n.



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E emplo Microprocesador

Uno de los actuales microprocesadores de - its y do len cleo, un %M/ %thlon - 01 2-33.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:AMD_X2_3600.jpg



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4istoriaEl primer procesador comercial, el 5ntel 33 , fue presentadoel 67 de no&iem re de 6896. *os dise:adores fueron ;ed 4off,<o ert =oyse y >ederico >aggin de 5ntel, y Masatoshi Shimade ?usicom (m@s tarde Ai*B ).E'isten una serie de fa ricantes de microprocesadores, como5?M, 5ntel, Ailog, Motorola, Cyri' y %M/. % lo largo de lahistoria y desde su desarrollo inicial, los microprocesadoreshan me orado enormemente su capacidad, desde los &ie os5ntel D3D3, Ailog AD3 o Motorola -D38, hasta los recientes 5ntCore 1 /uo, 5ntel Core 1 uad, 5ntel 0eon, 5ntel 5tanium 55,;ransmeta Efficeon, Cell o PoFer.

%hora los nue&os microprocesadores pueden tratarinstrucciones de hasta 17- its, ha iendo pasado por los de61D, - , 21, 6-, D y its. /esde la aparici n de los primeroscomputadores en los a:os cuarenta del siglo 00, muchasfueron las e&oluciones que tu&ieron los procesadores antes deque el microprocesador surgiera por simple disminuci n del

procesador.



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4istoria (cont.)Entre estas e&oluciones podemos destacar estos hitos+

E=5%C (Electronic =umeric 5ntegrator %nd Calculator) >ue uncomputador con procesador multiciclo de programaci n ca leada,esto es, la memoria conten$a s lo los datos y no los programas.Posteriormente se dio el nom re de monociclo.G%=M (Electronic /iscrete Haria le %utomatic Computer) fue laprimera m@quina de Hon =eumann que contiene datos y programasen la misma memoria. >ue el primer procesador multiciclo.El C%M< 9323 (apodado Stretch) fue el primer computador conprocesador segmentado. *a segmentaci n siempre ha sidofundamental en %rquitectura de Computadores desde entonces.El 5?M 2-3I86 supuso grandes a&ances en la arquitecturasegmentada, introduciendo la detecci n din@mica de riesgos dememoria, la anticipaci n generali!ada y las estaciones de reser&a.

El J*MM --33 fue otro importante computador de microprocesadorsegmentado, al que se considera el primer supercomputador.El ltimo gran hito de la %rquitectura de Computadores fue lasegmentaci n superescalar, propuesta por John CocKe, queconsiste en e ecutar muchas instrucciones a la &e! en el mismomicroprocesador. *os primeros procesadores superescalares fueronlos 5?M PoFer 6.



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E emplos Microprocesadores

Motorola -D333 5ntel D3 D-/01

5ntel 33 Ailog AD3

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:XC68000.agr.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Ic-photo-zilog-Z0840008PSC-Z80-CPU.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Intel_4004.jpg



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%&ances4ay que destacar que los grandes a&ances en laconstrucci n de microprocesadores se de en m@s a la %rquitectura de Computadores que a la miniaturi!aci nelectr nica.En los primeros procesadores gran parte de los componentesesta an ociosos el 83L del tiempo. Sin em argo hoy en d$alos componentes est@n repetidos una o m@s &eces en elmismo microprocesador, y los cauces est@n hechos de formaque siempre est@n todos los componentes tra a ando. Poreso los microprocesadores son tan r@pidos y producti&os.Esta producti&idad tan desmesurada, unto con el grann mero de transistores por microprocesador (de ido en parte

al uso de memorias cach#) es lo que hace que se necesitenlos inmensos sistemas de refrigeraci n que se usan hoy end$a. 5nmensos en comparaci n con el microprocesador, queha itualmente consiste en una ca ita de 1 cent$metros delargo y de ancho por 6 mil$metro de altura, cuando losrefrigeradores suelen tener &ol menes de al menos 7

cent$metros c icos.



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E&oluci n del microprocesador

6896+ 5ntel 33 . =ota+ >ue el primermicroprocesador comercial.6891+ 5ntel D33D689 + 5ntel D3D3, 5ntel D3D7

6897+ Signetics 1-73, MBS -731, Motorola -D33689-+ Ailog AD3689D+ 5ntel D3D-, Motorola -D3336898+ 5ntel D3DD68D1+ 5ntel D31D-, Motorola -D31368D7+ 5ntel D32D-, Motorola -D313, %M/ %m2D-68D9+ Motorola -D32368D8+ 5ntel D3 D-, Motorola -D3 3, %M/ %m D-



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E&oluci n del microprocesador6882+ 5ntel Pentium, Motorola -D3-3, %M/ G7, M5PS<633336887+ 5ntel Pentium Pro6889+ 5ntel Pentium 55, %M/ G-, PoFerPC 2, M5PS<613339

6888+ 5ntel Pentium 555, %M/ G- 1, PoFerPC 1333+ 5ntel Pentium , 5ntel 5tanium 1, %M/ %thlon 0P, %M//uron, M5PS <6 3331332+ PoFerPC 7133 + 5ntel Pentium M1337+ 5ntel Pentium /, 5ntel E'treme Edition con hyperthreading, 5ntel Core /uo, %M/ %thlon - , %M/ %thlon -01, %M/ Sempron 61D.133-+ 5ntel Core 1 /uo, 5ntel Core 1 E'treme, %M/ %thlon>0

1339+ 5ntel Core 1 uad, %M/ uad Core, %M/ uad >0



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>uncionamientoEl microprocesador e ecuta instrucciones almacenadas como n meros

inarios organi!ados secuencialmente en la memoria principal. *ae ecuci n de las instrucciones se puede reali!ar en &arias fases+

Preselecciona (PreFetch): pre lectura de la instrucci n desde lamemoria principal.Selecciona (Fetch): en&$o de la instrucci n al decodificador.Decodificación (Decode) de la instrucción: determinar qu#instrucci n es y por tanto qu# se de e hacer.

Lectura de operandos (si los hay) Ejecución (Execute): lan!amiento de las m@quinas de estado quelle&an a ca o el procesamiento.Escritura (Store) de los resultados en la memoria principal o en losregistros.

Cada una de estas fases se reali!a en uno o &arios ciclos de CPU,dependiendo de la estructura del procesador , y concretamente de sugrado de segmentaci n. *a duraci n de estos ciclos &iene determinadapor la frecuencia de relo , y nunca podr@ ser inferior al tiempo requeridopara reali!ar la tarea indi&idual (reali!ada en un solo ciclo) de mayorcoste temporal. El microprocesador se conecta a un oscilador,normalmente un cristal de cuar!o capa! de generar pulsos a un ritmoconstante, de modo que genera &arios ciclos (o pulsos) en un segundo.



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Ciclo de instrucci n %*U



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EJECUC5 = /E *%S 5=S;<UCC5B=ESPara que un programa pueda ser e ecutado por una computadora,

ha de estar almacenado en la memoria central (memoria <%M). Elmicroprocesador tomar@ una a una las instrucciones que locomponen e ir@ reali!ando las tareas correspondientes.



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Helocidad %ctualmente se ha la de frecuencias de igaher!ios ( 4!.),o de Megaher!ios (M4!.). *o que supone miles de millones omillones, respecti&amente, de ciclos por segundo.El indicador de la frecuencia de un microprocesador es un

uen referente de la &elocidad de proceso del mismo, pero noel nico.

*a cantidad de instrucciones necesarias para lle&ar a ca ouna tarea concreta, as$ como el ancho de banda cantidadde instrucciones e ecutadas por ciclo 5CP, son los otros dosfactores que determinan la &elocidad de la CPU.*a cantidad de instrucciones necesarias para reali!ar unatarea depende directamente del uego de instruccionesdisponi le, mientras que el $ndice 5CP depende de &ariosfactores, como el grado de supersegmentaci n y la cantidadde unidades de proceso o "pipelines" disponi les, entre otros.*a cantidad de instrucciones necesarias para reali!ar unatarea depende directamente del uego de instrucciones.



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Segmentaci n*a seg entación (en ingl#s pipelining , literalmente oleoducto) es unm#todo por el cual se consigue aumentar el rendimiento de algunossistemas electr nicos digitales. Es aplicado, so re todo, enmicroprocesadores. El nom re &iene de que para impulsar el gas en unoleoducto a la m@'ima &elocidad es necesario di&idir el oleoducto entramos y colocar una om a que de un nue&o impulso al gas. El s$milcon la programaci n e'iste en que los c@lculos de en ser registrados osincroni!ados con el relo cada cierto tiempo para que la ruta cr$tica(tramo con m@s carga o retardo computacional entre dos registros derelo ) se redu!ca.*a ruta cr$tica es en realidad la frecuencia m@'ima de tra a oalcan!ada por el con unto. % mayor ruta cr$tica (tiempo o retraso entreregistros) menor es la frecuencia m@'ima de tra a o y a menor ruta

cr$tica mayor frecuencia de tra a o.*a &enta a primordial de este sistema es que, tal y como se muestra enla imagen, una &e! el pipe est@ lleno, es decir, despu#s de una latenciade cuatro en la imagen, los resultados de cada comando &ienen unotras otro cada flanco de relo y sin latencia e'tra por estar encadenadosdentro del mismo pipe. ;odo esto ha iendo ma'imi!ado la frecuenciam@'ima de tra a o.



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E emplo de segmentaci n

Programa de instrucciones en el 5ntel Pentium .



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E emplo de segmentaci n



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Unidad aritm#tico l gica*a !nidad "rit #tico Lógica N"rith etic Logic !nit$ ("L! ), esun circuito digital que calcula operaciones. *as operaciones quereali!a son las siguientes+ suma, resta, multiplicaci n, di&isi n,comparaci n (mayor que, menor que, igual a) y aquellas quetra a an con d$gitos inarios (63 que se conoce como operacionesl gicas+ %=/, =B<, =B;, =%=/, B<, 0 B<, etc) entre dosn meros.

*os m@s comple os %*U son construidos dentro de los chips demicroprocesadores modernos como el Core /uo uad. Estosprocesadores tienen dentro de ellos un %*U muy comple o ypoderoso que pueden tener m ltiples n cleos, cada n cleo conm ltiples unidades de e ecuci n, cada una de ellas con m ltiples

%*U.

Muchos otros circuitos pueden contener %*U+ PU (%raphicsProcessing !nit) como los que est@n en las tar etas gr@ficas=Hidia y %;5, >PU (Floating Point !nit ) como el &ie o coprocesadornum#rico D32D9, y procesadores digitales de se:ales como los quese encuentran en tar etas de sonido Sound ?laster, lectoras de C/y las ;H de alta definici n.



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E emplos PU y Coprocesador

raphics Processing Unit Coprocesador num#rico 5ntel 1D9



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S$m olo Esquem@tico %*U

Un t$pico s$m olo esquem@tico para una %*U+ % y ? sonoperandosO < es la salidaO > es la entrada de la unidad de

controlO / es un estado de la salida



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4istoria %*UJohn Presper EcKert y John illiam Mauchly idearon elconcepto de la %*U en 68 7 que fue in ustamenteacreditado al matem@tico John &on =eumann al pu licarseen el informe en el que &on =eumann recopila a los tra a ospara un nue&o computador llamado E/H%C (Electronic/iscrete Haria le %utomatic Computer).M@s adelante, en 68 -, tra a con sus colegas dise:andoun computador para el Princeton 5nstitute of %d&ancedStudies (5%S). El 5%S computer se con&irti en el prototipopara muchos computadores posteriores. En la propuesta,&on =eumann descri i lo que el equipo crey ser$anecesario en su m@quina, incluyendo una %*U.Hon =eumann e'plic que una %*U es una necesidad parauna computadora porque est@ garanti!ado que unacomputadora tendr@ que computar operaciones matem@ticas

@sicas, incluyendo adici n, sustracci n, multiplicaci n, ydi&isi n.



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Componentes %*U*a %*U se compone @sicamente de+ CircuitoBperacional, <egistros de Entradas, <egistro

%cumulador y un <egistro de Estados, con unto deregistros que hacen posi le la reali!aci n de cada unade las operaciones.

&ircuito 'peracional , contiene los circuitos electr nicosnecesarios para la reali!aci n de las operaciones con los datosprocedentes de los egistros de Entradas ( E ) , en lascuales se almacenan los operandos y a tra&#s de un selector deoperaciones comandadas por las microordenes procedentes delsecuenciador de la Unidad de Control, la misma que concretar@la operaci n correspondiente en e ecuci n.

El registro acu ulador ("cu ulador) almacena los resultadosde las operaciones e ecutadas por el Circuito Bperacional,tam i#n se encuentra conectado con los <egistros de Entradascomo una realimentaci n para reali!ar las operacionesencadenadas, por supuesto que se encuentra conectado con el

us de datos del sistema con el prop sito de en&iar losresultados a la Memoria principal o (<%M) o a alg n perif#rico.



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Componentes %*U

El registro de estado (Flags) son registros dememoria en los que se de a constancia algunascondiciones que se dieron en la ltimaoperaci n reali!ada y que ha r@n de sertenidas en cuenta en operaciones posteriores.Por e emplo, en el caso de hacer una resta,tiene que quedar constancia si el resultado fuecero, positi&o o negati&o.

Cada modelo de procesador tiene sus propios registros deestados pero los m@s comunes son+

A Q Aero flag. el resultado es cero= Q =egati&e flag. el resultado es negati&oH Q B&erfloF flag. el resultado supera el n mero de its quepuede mane ar el %*UP Q Parity flag. paridad del n mero de 6 en los datos5 Q 5nterrupt flag.

C Q Carry flag. acarreo de la operaci n reali!ada



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/iagrama %*U



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Bperaciones ?@sicas*a mayor$a de las %*U pueden reali!ar las siguientesoperaciones+

Bperaciones aritm#ticas de n meros enteros (adici n,sustracci n, y a &eces multiplicaci n y di&isi n, aunque esto esm@s costoso)Bperaciones l gicas de its (%=/, =B;, B<, 0B<)Bperaciones de despla!amiento de its (/espla!an o rotanuna pala ra en un n mero espec$fico de its hacia la i!quierdao la derecha, con o sin e'tensi n de signo). *osdespla!amientos pueden ser interpretados comomultiplicaciones o di&isiones por 1.



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Bperaciones Comple asSe puede dise:ar un %*U para calcular cualquier operaci n, sinimportar lo comple a que seaO el pro lema es que cuanto m@scomple a sea la operaci n, tanto m@s costosa ser@ la %*U, m@sespacio usar@ en el procesador, y m@s energ$a [email protected] lo tanto siempre se calcula un %*U suficientemente poderosopara hacerlo r@pido, pero no tan comple o para llegar a serprohi iti&o. 5magine que usted necesita calcular, digamos, la ra$!

cuadrada de un n meroO se e'aminar@ las opciones siguientes paraimplementar esta operaci n+/ise:ar una %*U muy comple a que calcule la ra$! cuadrada decualquier n mero en un solo paso. Esto es llamado c*lculo en un solociclo de reloj ./ise:ar una %*U comple a que calcule la ra$! cuadrada con &ariospasos (como el algoritmo que aprendimos en la escuela). Esto esllamado c*lculo interacti+o , y generalmente conf$a en el control deuna unidad de control comple a con microc digo incorporado./ise:ar una %*U simple en el procesador, y &ender un procesadorseparado, especiali!ado y costoso, que el cliente pueda instalaradicional al procesador, y que implementa una de las opciones dearri a. Esto es llamado coprocesador .



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Bperaciones Comple asEmular la e'istencia del coprocesador, es decir, siempre que un

programa intente reali!ar el c@lculo de la ra$! cuadrada, hacer que elprocesador comprue e si hay presente un coprocesador y usarlo si lohayO si no hay uno, interrumpir el proceso del programa e in&ocar alsistema operati&o para reali!ar el c@lculo de la ra$! cuadrada por mediode un cierto algoritmo de softFare. Esto es llamado e ulación porsoft,are ./ecir a los programadores que no e'iste el coprocesador y no hay

emulaci n, as$ que tendr@n que escri ir sus propios algoritmos paracalcular ra$ces cuadradas por softFare. Esto es reali!ado porbibliotecas de soft,are .

*as opciones arri a &an de la m@s r@pida y m@s costosa a la m@slenta y econ mica. Por lo tanto, mientras que incluso lacomputadora m@s simple puede calcular la f rmula m@scomplicada, las computadoras m@s simples generalmente tomar@nun tiempo largo porque &arios de los pasos para calcular la f rmulaimplicar@n las opciones R2, R y R7 de arri a.*os procesadores como el Pentium 5H y el %M/- implementan laopci n R6 para las operaciones m@s comple as y la m@s lenta R1para las operaciones e'tremadamente comple as. Eso es posi lepor la capacidad de construir %*U muy comple as en estosprocesadores.



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5nstrucciones del %*USe conoce como set de instrucciones al con unto de instruccionesque es capa! de entender y e ecutar un microprocesador.*as instrucciones se clasifican seg n su funci n en+

-nstrucciones de transferencia de datos. Estas instrucciones mue&endatos (que se consideran elementos de entradaIsalida) desde la memoriahacia los registros internos del microprocesador, y &ice&ersa. ;am i#n seusan para pasar datos de un registro a otro del microprocesador. E'isten

algunas instrucciones que permiten mo&er no s lo un dato, sino uncon unto de hasta - G?ytes con una sola instrucci n.-nstrucciones de c*lculo. Son instrucciones destinadas a e ecutar ciertasoperaciones aritm#ticas, como por e emplo sumar, restar, multiplicar odi&idir, o ciertas operaciones l gicas, como por e emplo %=/, B<, as$ comodespla!amiento y rotaci n de its.-nstrucciones de transferencia del control del progra a. Permitenromper la secuencia lineal del programa y saltar a otro punto del mismo.Pueden equi&aler a la instrucci nGOTO que traen muchos lengua es deprogramaci n.-nstrucciones de control. Son instrucciones especiales o de control queact an so re el propio microprocesador. Permiten acceder a di&ersasfunciones, como por e emplo acti&ar o desacti&ar las interrupciones, pasar

rdenes al coprocesador matem@tico, detener la acti&idad delmicroprocesador hasta que se produ!ca una interrupci n, etc.



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%*U &s. >PUUna unidad de punto flotante, >loating Point Unit (>PU),tam i#n reali!a operaciones aritm#ticas entre dos&alores, pero lo hace para n meros en representaci nde punto flotante, que es mucho m@s complicada que larepresentaci n de complemento a dos usada en una

t$pica %*U. Para hacer estos c@lculos, una >PU tieneincorporados &arios circuitos comple os, incluyendoalgunas %*U internas.

eneralmente los ingenieros llaman %*U al circuito quereali!a operaciones aritm#ticas en formatos de n meroentero (como complemento a dos y ?C/), mientras quelos circuitos que calculan en formatos m@s comple oscomo punto flotante, n meros comple os, etc., reci engeneralmente un nom re m@s ilustre.



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Unidad de Control*a !nidad de control (CU) es la encargada de acti&ar odesacti&ar los di&ersos componentes del microprocesador enfunci n de la instrucci n que el microprocesador est#e ecutando y en funci n tam i#n de la etapa de dichainstrucci n que se est# e ecutando.*a unidad de control (UC) interpreta y e ecuta lasinstrucciones almacenadas en la memoria principal y generalas se:ales de control necesarias para e ecutarlas.E'isten dos tipos de unidades de control, las ca leadas,usadas generalmente en m@quinas sencillas, y lasmicroprogramadas, propias de m@quinas m@s comple as. Enel primer caso, los componentes principales son el circuito del gica secuencial, el de control de estado, el de l gicacom inacional, y el de emisi n de reconocimiento se:ales decontrol. En el segundo caso, la microprogramaci n seencuentra almacenada en una micromemoria (se accede alas mismas de manera secuencial (6, 1, ..., n), yposteriormente se e ecuta cada una de ellas).



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Componentes CUPara reali!ar su funci n, la unidad de control consta delos siguientes elementos+

&ontador de progra a: Contiene permanentemente ladirecci n de memoria de la siguiente instrucci n a e ecutar. %liniciar la e ecuci n de un programa toma la direcci n de suprimera instrucci n. 5ncrementa su &alor en uno, de forma

autom@tica, cada &e! que se concluye una instrucci n, sal&o sila instrucci n que se est@ e ecutando es de salto o de ruptura desecuencia, en cuyo caso el contador de programa tomar@ ladirecci n de la instrucci n que se tenga que e ecutar acontinuaci nO esta direcci n est@ en la propia instrucci n encurso.

egistro de instrucciones: Contiene la instrucci n que se est@e ecutando en cada momento. Esta instrucci n lle&ar@ consigoel c digo de operaci n (un c digo que indica qu# tipo deoperaci n se &a a reali!ar, por e emplo una suma) y en su casolos operandos (datos so re los que act a la instrucci n, pore emplo los n meros a sumar) o las direcciones de memoria deestos operandos.



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Componentes CUDecodificador: Se encarga de e'traer el c digo de operaci nde la instrucci n en curso (que est@ en el registro deinstrucci n), lo anali!a y emite las se:ales necesarias al restode elementos para su e ecuci n a tra&#s del secuenciador.

eloj: Proporciona una sucesi n de impulsos el#ctricos o ciclosa inter&alos constantes (frecuencia constante), que marcan los

instantes en que han de comen!ar los distintos pasos de queconsta cada instrucci n. El relo del sistema (system clocK) esquien sincroni!a y controla la &elocidad de las operacionesdentro de la computadora. Esta &elocidad se e'presa en hert! locual significa una operaci n o ciclo por segundo. Entre m@sr@pido el relo el CPU de la computadora procesa la instrucci ncon m@s &elocidad.Secuenciador: En este dispositi&o se generan rdenes muyelementales (micro rdenes) que, sincroni!adas por los impulsosde relo , hacen que se &aya e ecutando poco a poco lainstrucci n que est@ cargada en el registro de instrucci n.



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/iagrama CU



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"r/uitecturas de Microprocesadores*a ar/uitectura de icroprocesadores es el dise:o conceptual y laestructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Esdecir, es un modelo y una descripci n funcional de los requerimientos ylas implementaciones de dise:o para &arias partes de unacomputadora, con especial inter#s en la forma en que la unidad centralde proceso (CPU) tra a a internamente y accede a las direcciones dememoria.

;am i#n suele definirse como la forma de seleccionar e interconectarcomponentes de hardFare para crear computadoras seg n losrequerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.*a segmentaci n de instrucciones es similar al uso de una cadena demonta e en una f@ rica de manufacturaci n. En las cadenas demonta e, el producto pasa a tra&#s de &arias etapas de producci nantes de tener el producto terminado. Cada etapa o segmento de lacadena est@ especiali!ada en un @rea espec$fica de la l$nea deproducci n y lle&a a ca o siempre la misma acti&idad. Esta tecnolog$aes aplicada en el dise:o de procesadores eficientes. % estosprocesadores se les conoce como Npipeline processors .Un Npipeline processor est@ compuesto por una lista de segmentoslineales y secuenciales en donde cada segmento lle&a a ca o una tareao un grupo de tareas computacionales.



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"r/uitecturas de Microprocesadores*os datos que pro&ienen del e'terior se introducen en el sistema paraser procesados. *a computadora reali!a operaciones con los datosque tiene almacenados en memoria, produce nue&os datos oinformaci n para uso e'terno.*as arquitecturas y los con untos de instrucciones se pueden clasificarconsiderando los siguientes aspectos+

%lmacenamiento de operandos en la CPU+ d nde se u ican los operandosaparte de la memoria.= mero de operandos e'pl$citos por instrucci n+ cu@ntos operandos see'presan en forma e'pl$cita en una instrucci n t$pica. =ormalmente son 3,6, 1 y 2.Posici n del operando+ Puede cualquier operando estar en memoriaT, ode en estar algunos o todos en los registros internos de la CPU. C mo seespecifica la direcci n de memoria (modos de direccionamientodisponi les)Bperaciones+ u# operaciones est@n disponi les en el con unto deinstrucciones.;ipo y tama:o de operandos y c mo se especifican.



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"r/uitecturas de Microprocesadores

El n0cleo (1ernel) es la parte fundamental de unsistema operati&o. Es el softFare responsa le defacilitar a los distintos programas acceso seguro alhardFare de la computadora. Como hay muchosprogramas y el acceso al hardFare es limitado, eln cleo tam i#n se encarga de decidir qu# programapodr@ hacer uso de un dispositi&o de hardFare ydurante cu@nto tiempo. %cceder al hardFaredirectamente puede ser realmente comple o, por loque los n cleos suelen implementar una serie dea stracciones del hardFare. Esto permite esconder lacomple idad, y proporciona una interfa! limpia yuniforme al hardFare su yacente, lo que facilita su usopara el programador.Se asegura de+

*a comunicaci n entre los programas inform@ticos y elhardFare.

esti n de los distintos programas inform@ticos (tareas)de una m@quina.

esti n del hardFare (memoria, procesador, perif#rico,forma de almacenamiento, etc.)



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"r/uitecturas de MicroprocesadoresFir ,are o Programación en Firme , es un loque deinstrucciones de programa para prop sitos espec$ficos,gra ado en una memoria tipo <BM, que esta lece la l gicade m@s a o ni&el que controla los circuitos electr nicos deun dispositi&o de cualquier tipo. %l estar integrado en laelectr nica del dispositi&o es en parte hardFare, perotam i#n es softFare, ya que proporciona l gica y se disponeen alg n tipo de lengua e de programaci n. >uncionalmente,el firmFare es el intermediario (interfa!) entre las rdenese'ternas que reci e el dispositi&o y su electr nica, ya que es

el encargado de controlar a #sta ltima para e ecutarcorrectamente dichas rdenes e'ternas.Encontramos Firmware en memorias <BM de los sistemasde di&ersos dispositi&os perif#ricos, como en monitores de&ideo, unidades de disco, impresoras, etc., pero tam i#n enlos propios microprocesadores, chips de memoria principal yen general en cualquier circuito integrado.El programa ?5BS de una computadora es un firmFare cuyo

prop sito es acti&ar una m@quina desde su encendido ypreparar el entorno para la instalaci n de un SistemaBperati&o comple o, as$ como responder a otros e&entose'ternos ( otones de pulsaci n humana) y al intercam io de

rdenes entre distintos componentes de la computadora.En un microprocesador el firmFare es el que reci e lasinstrucciones de los programas y las e ecuta en la comple acircuiter$a del mismo, emitiendo rdenes a otros dispositi&os

del sistema.



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"r/uitecturas de Microprocesadores&-S& es un modelo de arquitectura de computadores ( C omplexI nstruction S et C omputer ). *os microprocesadores C5SC tienen uncon unto de instrucciones que se caracteri!a por ser muy amplio ypermitir operaciones comple as entre operandos situados en lamemoria o en los registros internos, en contraposici n a la arquitectura<5SC.Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, porlo que, en la actualidad, la mayor$a de los sistemas C5SC de altorendimiento implementan un sistema que con&ierte dichasinstrucciones comple as en &arias instrucciones simples del tipo <5SC,llamadas generalmente microinstrucciones.*os C5SC pertenecen a la primera corriente de construcci n deprocesadores, antes del desarrollo de los <5SC. E emplos de ellos son+Motorola -D333, Ailog AD3 y toda la familia 5ntel 'D- usada en lamayor$a de las computadoras personales del planeta.4ay que hacer notar, sin em argo que la utili!aci n del t#rmino C5SCcomen! tras la aparici n de los procesadores <5SC comonomenclatura despecti&a por parte de los defensoresIcreadores de#stos ltimos.



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"r/uitecturas de Microprocesadores

/e %rquitectura computacional, -S& (Reduced InstructionSet Computer ), Computadora con Con unto de5nstrucciones <educido. Es un tipo de microprocesadorcon las siguientes caracter$sticas fundamentales+

5nstrucciones de tama:o fi o y presentadas en un reducido n merode formatos.S lo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a lamemoria por datos.

%dem@s estos procesadores suelen disponer de muchosregistros de prop sito general.El o eti&o de dise:ar m@quinas con esta arquitectura esposi ilitar la segmentaci n y el paralelismo en la e ecuci nde instrucciones y reducir los accesos a memoria. *asm@quinas <5SC protagoni!an la tendencia actual deconstrucci n de microprocesadores. PoFerPC, /EC

%lpha, M5PS, %<M... son e emplos de algunos de ellos.



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"r/uitecturas de Microprocesadores-S& es una filosof$a de dise:o de CPU para computadora que est@ a

fa&or de con untos de instrucciones peque:os y simples que tomanmenor tiempo para e ecutarse. El tipo de procesador m@s com nmenteutili!ado en equipos de escritorio, el 'D-, est@ asado en C5SC en lugarde <5SC, aunque las &ersiones m@s nue&as traducen instrucciones

asadas en C5SC 'D- a instrucciones m@s simples asadas en <5SCpara uso interno antes de su e ecuci n.*a idea fue inspirada por el hecho de que muchas de las caracter$sticasque eran incluidas en los dise:os tradicionales de CPU para aumentar la&elocidad esta an siendo ignoradas por los programas que erane ecutados en ellas. %dem@s, la &elocidad del procesador en relaci n conla memoria de la computadora que acced$a era cada &e! m@s alta. Estoconlle& la aparici n de numerosas t#cnicas para reducir elprocesamiento dentro del CPU, as$ como de reducir el n mero total deaccesos a memoria.;erminolog$a m@s moderna se refiere a esos dise:os comoar/uitecturas de carga2al acena iento .



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microprocesadores 2015

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