Repertorio de instrucciones

Repositorios de instrucciones: características y funciones

Un conjunto de instrucciones, repertorio de instrucciones o juego de instrucciones es una especificación que detalla las instrucciones que una unidad central de procesamiento puede entender y ejecutar, o el conjunto de todos los comandos implementados por un diseño particular de una CPU.

Características de las instrucciones maquinas

El funcionamiento del procesador está determinado por las instrucciones que ejecutan. Estas instrucciones se denominan instrucciones maquina o instrucciones del computador. Al conjunto de instrucciones distintas que puede ejecutar el procesador se denomina repertorio de instrucciones del procesador.

Elementos de una instrucción maquina

Cada instrucción debe contener la información que necita el procesador para su ejecución. Pasos involucrados en la ejecución de instrucciones, e implícitamente define los elementos constructivos de una instrucción máquina.

Dichos elementos son:

• Código de operación: especifica la operación a realizar (suma, E/S, etc.).
• Referencia a operaciones fuente u origen: son entradas para la instrucción, implicando uno o más operandos de origen.
• Referencia al operador de destino o resultado: la operación puede producir un resultado.
• Referencia a la siguiente instrucción: dice al procesador de donde captar la siguiente instrucción tras completarse la ejecución de la instrucción actual.

Operandos de origen y destino

Pueden estar en algunas de las 3 áreas siguientes:

• Memoria principal o virtual.
• Registro del procesador.
• Dispositivos de E/S.

Representación de las instrucciones

Dentro del computador, cada instrucción se representa por una secuencia de bits. La instrucción esta dividida en campos correspondientes a los elementos constructivos de la misma.

Los codops se representan mediante abreviaturas, denominadas nemotécnicos*, que indica la operación en cuestión.

*Un código mnemotécnico o código nemotécnico es un sistema sencillo utilizado para recordar una secuencia de datos, nombres, números, y en general para recordar listas de ítems(articulo) que no pueden recordarse fácilmente.

Ejemplos usuales son:

• ADD: Sumar
• SUB: Restar
• MPY: multiplicar
• DIV: Dividir
• LOAD: Cargar datos de memoria
• STOR: almacenar datos en memoria

Tipos de instrucciones

Se pueden clasificar de la siguiente manera:

• De procesamiento de datos: instrucciones aritméticas y lógicas.
• De almacenamiento de datos: instrucciones de memoria.
• De transferencia de datos: instrucciones de E/S.
• De control: instrucciones de comprobación y de bifurcación.

Numero de direcciones

El número de direcciones por instrucciones es una decisión básica de diseño. Menos direcciones significan instrucciones más primarias, lo que requiere un procesador menos complejo. También da lugar a instrucciones más cortas.

Un aspecto a considerar es si una dirección hace referencia a una posición de memoria o a un registro.

Diseño del repertorio de instrucciones

El repertorio de instrucciones define muchas de las funciones realizadas por el procesador, y tiene un efecto significativo sobre la implementación del mismo.

Los aspectos más importantes y fundamentales son:

• Repertorio de operaciones: cuantas y que operaciones considerar y cuan complejas deben ser.
• Tipos de datos: los distintos tipos de datos con los que se efectúan operaciones.
• Formato de instrucciones: longitud de la instrucción(en bits), numero de direcciones, tamaño de los distintos campos.
• Registros: número de registros del procesador que pueden ser referenciados por las instrucciones y su uso.
• Direccionamiento: el modo o modos de direccionamiento mediante los cuales puede especificarse la dirección de un operando.

Tipos de operandos

Las instrucciones maquina operan con datos. Las categorías generales mas importantes de los datos:

• Direcciones
• Números
• Caracteres
• Datos lógicos

NUMEROS

Todos los lenguajes maquina incluyen tipos de datos numéricos. Incluso en el procesamiento de datos no numéricos se necesitan números que actúen como cantadores, longitud de campo, etc. Una distinción importante entre los números utilizados en las matemáticas ordinales y los almacenados en un computador es que estos últimos son están limitados.

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