Arquitectura De Computadores

CICLO DE INSTRUCCIONES

La función básica que realiza un computador es la

ejecución de un programa. Un programa consiste en

un conjunto de instrucciones y datos almacenados en

la unidad de memoria. La CPU es la encargada de

ejecutar las instrucciones especificadas en el

programa.

Arquitectura de computadores 1

CICLO DE INSTRUCCIONES

Arquitectura de computadores 2

CICLO DE INSTRUCCIONES

La secuencia de operaciones realizadas en la

ejecución de una instrucción constituye lo que

se denomina ciclo de instrucción. Lo más

cómodo es considerar que el procesamiento del

ciclo de instrucción consta de dos fases:

a) Fase de Búsqueda

b) Fase de Ejecución

Arquitectura de computadores 3

EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES

La culminación de cada una de estas fases necesita

de uno a seis ciclos de reloj.

BÚSQUEDA

Reloj

Lectura de Operandos Operación

Decodificación

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Representación de las fases de una instrucción en función del reloj del sistema.

Arquitectura de computadores 4

Fase de Búsqueda:

IR = Registro de Instrucción: Es un registro dedicado de la CPU que almacena

elOpCode de la instrucción traída en la búsqueda del presente ciclo.

1.

2.

3. Incrementar el valor del Contador de Programa para apuntar a la instrucción siguiente.

PC = Contador de Programa: Es un registro dedicado de la CPU que en la

fase de Búsqueda apunta a la siguiente instrucción del programa, o más

exactamente al primer byte de la instrucción donde se almacena el código de

operación (Operative Code = OpCode). Este código es el que se decodifica e

indica que hacer y que operandos y después poder pasar a ejecutar la tarea.

Arquitectura de computadores 5

Esquema básico de un computador didáctico

Arquitectura de computadores 6

REGISTRO

ACUMULADOR

ALU

CONTROL

ALU

MEMORIA

C.P.U.

RELOJ Y SEÑALES

DE CONTROL

66 (RESULTADO)

STOP

8

DIRECCIÓN

BUS DE DATOS

BUS DE DIRECCIONES

DECODIFICADOR

DE INSTRUCCIONES

CONTADOR DE

PROGRAMA

REGISTRO DE

INSTRUCCIONES

CARGAR ACUM.

45

SUMAR

21

GUARDAR

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Arquitectura de computadores 7

Fase de Búsqueda

MEMORIA

CP: 3F8h

RI

RM: 1001101

1001101

RD

1º

2º

3º

4º

1001101

Dato o instrucción

Dato o instrucción

Incremento

Dirección de memoria

Registro de

Direcciones

Registro de Instrucciones

Registro de Memoria

Registro Contador de Programa

5º

Decodificación ...

Arquitectura de computadores 8

Fase de Ejecución

comprende el conjunto de operaciones elementales

específicas de la instrucción en curso.

5. Decodificación de la Instrucción. Por ejemplo la Instrucción

ADD.

(la instrucción es cambiada por su código máquina correspondiente)

6.

CO ADDn OP 1 MD MD CR CR CD CD OP 2:

Instrucción

Código de

operación.

Operando 1

Parte de la instrucción (operando 2)

Modo de direccionamiento

Campo de registro

Campo de dirección: desplazamiento o dato

Transferencia del campo “CD” de la instrucción en curso ( este

campo contiene la dirección de memoria en la que se encuentra el

operando, y que se encuentra en el registro RI desde que finalizó

la fase de búsqueda), al registro RD. Se inicia, por tanto, un

proceso similar al de la fase de búsqueda, pero en esta ocasión

para buscar en memoria el operando de la instrucción.

Arquitectura de computadores 9

fase de ejecución

7. Lanzar un ciclo de lectura de memoria que ponga en RM el

operando almacenado en la dirección indicada por RD.

8. Transferencia del dato leído desde el RM al registro intermedio ,Ro2,

del Operador. Paralelamente se puede transferir el otro operando

desde el acumulador, AC, (contenido en él un instante anterior), al

registro intermedio Ro1.

Realizar la operación de SUMA (ADD) y almacenar el resultado

en el AC.

9.

Arquitectura de computadores 10

modos de direccionamiento.

Consiste en determinar la forma en la que se va ha leer o escribir un dato.

Modos de direccionamiento

INMEDIATO; el dato está en la propia instrucción ( ejemplo: SUMA 7, 3),

en el ejemplo los dos son datos, el resultado es 10.

DIRECTO; en la instrucción está contenida la

dirección de memoria donde se encuentra el

dato (ejemplo: SUMA 7, 01) , 7 es un dato, 01

es una dirección de memoria donde se

encuentra el dato. En la dirección de memoria

01 está contenido el dato, 3; el resultado es:

[7 + (01=3)] = 10.

dirección

memoria

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

3

06

2

4

Nota: no se pueden mezclar dos datos con

direccionamiento directo, es decir: directo-directo.

Arquitectura de computadores 11

modos de direccionamiento.

RELATIVO A REGISTRO; aclarar primero que existen varios tipos de

registros.

Registro de instrucción RI

Registro de memoria RM

Registro de direcciones RD

Contador de programa CP

(Ejemplo: SUMA 3+CP, 1), en este caso el direccionamiento es relativo a

registro Contador de Programa.

4 CP; 3+4=(dirección de memoria) 07. Si 1 en la instrucción es

dato el resultado es: 4+1= 5.

Como hemos observado, la dirección en la que se encuentra el dato

...