El microprocesador
Es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos necesarios para conformar una (o más) "unidad central de procesamiento" UCP, también conocido como CPU (por sus siglas en inglés: Central Process Unit). En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.
Se debe distinguir entre el concepto de procesador, que es un dispositivo de hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU.

ESTRUCTURA DEL MICROPROCESADOR

Unidad de control

Tendrá que ser capaz de ir siguiendo, paso a paso lo que está descripto en los microprogramas. Saber que cables poner activos y cuales no.

Tendra que saber:

En que relglon o linea está parda.

Que instrucción tiene que ejecutar.

Tener en cuenta los flags de memoria.

tiene un contador: tiene sieryas entradas que son pulsos de un reloj, los cuales son contados, para decir en que renglon o linea está parada.

Otra serie de entradas le dira que instrucción ejecutar, otras entradas serán los flags de la ALU.

Cada microoperacion será un cablecito.

Cada cablesito es la salida de una compuerta, tendremos tantas compuertas como microoperaciones.




El contador nos indica donde está parada, es puesto en cero cada vez que se ejecuta un END, o se hace un RESET.

El tamañ o de dicho contador, debe ser capaz de contener los renglones de las instrucciones mas largas.

Otra de las enradas será que instrucción debe ejecutar, esta instrucción está en el Campode Operaciones del RI, es un numer binario que indicará la instrucción y el modo de direccionamiento. Hay un decodificador que decodifica el C Op. de RI si tiene 8 entradas tendra 256 salidas 28, que se activará de a una por vez. Un cable activado indicará que instrucción realizar.

Mediante una ecuacion, usando compuertas AND y OR, podemos describir un circuito para la generacion de los microprogramas. Tenemos una ecuacion para cada microoperacion .

Lo que se hace es reconocer todas las intrucciones y ver en que renglon están, se escribe en que condicion se puede dar es microoperacion. Es decir el tiempo (Tn) y el nombre de la instrucción (renglon).

RBM out= T2+T4 . LD AC + T3 . ADDDIR+.......

Caracteristicas: es muy rigida, pero es mas rapida.

Falencia cada vez que queremos sacarle o agregarle algo, tenemos que cabiar todo.

Unidad de Control Microprogramada




Tomo todas las instrucciones y las unió con las microoperaciones y formó los microprogramas.

Todo renglon es una microinstruccion y las lineas verticales las microoperaciones.

El microprograma se divide en modulos.

El registro guarda las direcciones de la proxima microinstruccion y se decocifica quedando activada una linea horizontal con una linea vertical automaticamente.

Las fuentes de direcciones de cada microinstruccion son 2

El campo que indica la proxima microinstruccion (celda de dir.).

El codigo de operaciones del RI

multiplexor contrario a un decodificador, cuatro entradas dos salidas, tiene una llave rotativa que conecta en funcion de las dos entradas.

C0, C1 a A B C D

Se colocó para solucionar el problema de los saltos condicionales, se conecto el campo de direcciones del RI al MPC.

No se pudo llevar a la practica, devido a impedimentos electronicos del momento.

En realidad este fue el modelo de una memoria de lectura, es decir una memoria ROM.

Se encarga del control y el procesamiento de datos en todo el ordenador. Para esta tarea es necesario que le ayuden otros elementos capaces de realizar funciones específicas y así liberar de trabajo costoso y difícil al microprocesador.

Unidad Aritmetico-Lógica (ALU): Lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos.
Unidades Funcionales: se encargan de operaciones matemáticas específicas, y así sacan y facilitan el trabajo al microprocesador. (sumas, multiplicaciones, dividir por números enteros, etc.)
Registros: Almacenan datos durante cierto tiempo, dentro la CPU.
etc.


Todos estos elementos están conectados entre sí por medio de un conjunto de circuitos o conexiones nombrado bus. Todo su funcionamiento se basa en interpretar las señales eléctricas como números y de esta forma poder operar sobre ellas, para lo cual hace servir métodos como la álgebra de Boole.

El nombre de microprocesador nos describe sólo el conjunto de todos los componentes que forman la CPU una vez encajados y listos para funcionar. Podemos dividir cualquier procesador en dos grandes bloques: la Unidad de Control (UC) y la Unidad de Proceso (UP), se comunican constantemente entre ellas. La Unidad de Control es la encargada de gestionar y controlar el correcto funcionamiento de la Unidad de Proceso, que es la que realiza el trabajo. Esta tarea de gestión y control de la UC, se lleva a cabo mediante la activación/desactivación de señales enviadas a la UP, indicadoras de qué acciones he de tomar en cada momento.


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La Unidad de Proceso está formada por más componentes tales como : la ALU, Registros, y buses.

En la imagen podemos ver el interior de la UP, ésta en particular es muy simple, tiene unos cuántos registros, tres buses y una ALU. Los buses A y B traen los datos de los registros hasta la ALU para ser operados, y el C se encarga de llevar los datos resueltos hacia la memoria, o a los registros para ser sobreescritos con un nueve valor.


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La UC en cambio, es la encargada de controlar y dar órdenes (qué órdenes pasan y por dónde, quien va primero, como se ha de operar, etc.) sobre todos los procesos que se lleven a término dentro la UP. Estas órdenes son en el interior de la instrucción a ejecutar, por lo tanto podemos deducir que todas las instrucciones primero pasan por la UC y de aquí hacia la UP.

La instrucción, contiene en su interior los datos a operar, y al principio de todo el tipo de operación a realizar con aquellos datos.


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Hay diferentes tipos de operaciones:

· De transferencia de datos : Es la más típica, implica mover datos desde un sitio a otro. Se ha de especificar la dirección de entrada y la dirección de destino, y la longitud a transferir.

· Aritméticas : Cuando se usan las operaciones básicas (suma, resto, multiplicación y división). También hay de otros tipos como coger el valor absoluto de un número, negar (invertir) el operando. Se pueden llevar a cabo sobre números enteros, pero también es necesario sobre reales. Este tipo de operaciones son llevadas a cabo por la ALU, la cual puede hacer necesario una operación de transferencia de datos.


· Lógicas : Realizan operaciones bit a bit, lo hace intermediando operaciones boleanas NOT AND OR XOR.... Tienen múltiples utilidades, sobre todo si se combinan con operaciones que muevan bit a bit.

· De conversión : Se cambia el formato de los datos, puede ser necesario involucrar alguna operación de: transferencia, aritméticas, lógicas, etc. ...

· De Entrada/Salida : Tienen que ver con la gestión de los dispositivos de E/S, a menudo utilizan interrupciones.

· De control del sistema : Tienen ciertos privilegios sobre los otros tipos de operaciones, por lo general solamente pueden ser ejecutadas por el Sistema Operativo.

· De transferencia de control : Cambian el orden secuencial normal de la ejecución de un programa. la operación que indique estas instrucciones es el cambio del contador del PC (memoria interna de la CPU) a la siguiente dirección a procesar. se usan para acortar la longitud de programas.



Tipos de Procesadores
Básicamente existen dos tipos de estructura de procesador, que constituyen hoy en día la diversidad de chips en el mercado (el caso más claro y con más éxito es el de AMD e Intel).

De una parte tenemos microprocesadores RISC los cuales se basan en instrucciones simples y por lo tanto la complejidad total de la CPU es menor. Algunos ejemplos son: Power PC, Motorola y SPARC, la mayoría son utilizados en empresas por su rendimiento y fiabilidad.

Por otro lado, los microprocesadores CISC (Complex-Instruction-Set-Computing) contienen instrucciones complejas, ocupan más tamaño, dedicando más tiempo por instrucción con menos instrucciones. Algunos ejemplos son: Pentium, Cyrix y AMD.



Comparación
Cuando se ejecuta un programa difícil, o extenso, los CISC son más rápidos y eficaces que los RISC. En cambio cuando tenemos en ejecución un conjunto de instrucciones sencillas, cortas y simples, tenemos que los RISC son más rápidos.

Estas desigualdades también se dan entre los diferentes modelos y marcas de los dos tipos de procesadores.

Concepto y Función
Es el elemento responsable de establecer una correcta interacción entre los diferentes componentes del ordenador, es por lo tanto, el dispositivo principal de comunicación.

En un sentido físico, su descripción es: conjunto de líneas de hardware (metálicas o físicas), utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático.

En cambio, en sentido figurado es: una ruta compartida, que conecta diferentes partes del sistema.


Componentes y estructura
Un bus está compuesto por conductos (vías), éstas hacen posible la interconexión de los diferentes componentes entre sí, y principalmente con la CPU y la memoria. En estos conductos se destacan dos subcategorías, el bus de datos y el bus de direcciones; entre estos existe una fuerte relación, puesto que para cada instrucción/archivo enviado por uno de los dos buses, por el otro va información sobre esta instrucción/archivo.

En lo referente a la estructura de interconexión mediante los buses, existen de dos tipo:

· Bus único : considera a la memoria y a los periféricos como posiciones de memoria, y hace un símil de las operaciones E/S con las de escritura/lectura en memoria. Todas estas equivalencias consideradas por este bus, hacen que no permita controladores DMA (Direct Acces Memory ; de acceso directo a memoria).
· Bus dedicado : este en cambio, al considerar la memoria y periféricos como dos componentes diferentes, permite controladores DMA (dedicando un bus especial para él).


Éste bus especial del bus dedicado, contiene cuatro subcategorías más:

· Bus de datos : transmite información entre la CPU y los periféricos.
· Bus de direcciones : identifica el dispositivo a quién va destinada la información que se transmite por el bus de datos.
· Bus de control o de sistema : organiza y redirige la información hacia el bus pertinente para la información que se tiene que transmitir. Es el bus encargado de hacer el direccionamiento, quién realiza toda la función de direccionar es el controlador, diferente para cada tipo de dispositivo.

La capacidad operativa del bus depende de: la inteligencia del sistema, la velocidad de éste, y la "anchura" del bus (número de conductos de datos que operan en paralelo.