Arquitectura

Unidad I organización básica y diseño del computador

- Código de instrucción

Un código de instrucción es un grupo de bits que instruye a la computadora sobre cómo ejecutar una operación específica. Por lo general, se divide en partes y cada una tiene una interpretación propia. La parte más básica de un código de instrucción es su parte de operación. El código de operación de una instrucción es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar. El número de bits requerido para el código de operación de una instrucción depende de la cantidad total de operaciones disponibles en la computadora. El código de operación debe estar formado de por lo menos n bits para un conjunto dado de 2 (o menor) operaciones diferentes. Como ejemplo, consideremos una computadora con 64 operaciones diferentes, una de las cuales es la operación sumar (ADD). El código de operación consta de seis bits, con una configuración de bits 110010 asignada a la operación ADD. Cuando este código de operación se decodifica en la unidad de control, la computadora emite señales de control para leer un operando de la memoria y sumar el operando a un registro del procesador.

En este punto, debemos reconocer la relación entre una operación de computadora y una microoperación. Una operación es parte de una instrucción almacenada en la memoria de la computadora. Es un código binario que le dice a la computadora que ejecute una operación específica. La unidad de control recibe la instrucción de la memoria e interpreta los bits de código de la operación. Después emite una secuencia de señales de control para iniciar microoperaciones en los registros internos de la computadora. Para cada código de operación, el control envía una secuencia de microoperaciones necesarias para la implantación del hardware de la operación especificada. Por esta razón, a veces un código de operación se denomina macrooperación, porque especifica un conjunto de microoperaciones.

La parte operativa de un código de instrucción especifica la operación que se va a realizar. Esta operación debe ejecutarse sobre algunos datos almacenados en los registros del procesador o en la memoria. Por lo tanto, un código de instrucción debe especificar no sólo la operación, sino también los registros o las palabras de la memoria donde se van a encontrar los operando, al igual que el registro o la palabra de memoria donde se va a almacenar el resultado.

Pueden especificarse palabras de memoria en los códigos de instrucción mediante sus direcciones. Pueden especificarse registros del procesador al asignar a la instrucción otro código binario de kbits que especifique uno de 2 registros. Existen muchas variaciones para "componer el código binario de instrucciones, y cada computadora tiene su propio formato de código de instrucciones particular. Los diseñadores de computadoras formulan los formatos de código de instrucciones y especifican la arquitectura de la computadora. En este capítulo elegimos un código de instrucción particular para explicar la organización y el diseño básico de las computadoras digitales.

- Instrucción del computador

El computador solo ejecuta instrucciones de máquina, los programas escritos en otros lenguajes no se pueden ejecutar y por ende hay que hacer una conversión.

El conjunto de las diferentes instrucciones que tiene un computador se le denomina juego de instrucciones, algunos ordenadores tienen entre sesenta y doscientas cincuenta instrucciones.

Las instrucciones se almacenan en el computador como series de señales electrónicas altas y bajas y pueden representarse como números. Cada parte de una instrucción se considera como un número individual y esos números juntos hacen la instrucción

- Control y sincronización de tiempo

Existen dos tipos principales de organizaciones de control:

 Control por cableado

 Control microprogramado

En la organización por cableado, la lógica de control se logra mediante compuertas, Flip-Flops y otros circuitos digitales. Esto tiene la ventaja de que puede utilizarse para producir un modo de operación más rápido.

En la organización microprogramada, la información de control esta almacenada en una memoria de control. La memoria de control está programada para iniciar

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