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• Ayanny Angelina Bastidas Rodriguez

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana Núcleo Barinas

Organización Básica y Diseño del Computador Profesora: Gustavo Gómez

Bachiller: *Bastidas Ayanny C.I.: V-28.120.923 Ing. de Sistemas Sección: S-61

Barinas, Junio del 2.018

Organización Básica y Diseño del Computador

La organización básica de un computador se compone de una unidad de procesamiento (CPU), memoria principal y dispositivos de entrada y salida.

1.1 Códigos de Instrucción Es un grupo de bits que instruye a la computadora como ejecutar una operación específica siendo su parte más básica la parte de operación, el cual es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar. Un código de operación se denomina Macrooperación, porque especifica un conjunto de microoperaciones.

Las instrucciones del computador: Las instrucciones de computadora son las que comprueban el funcionamiento de la

CPU que las ejecuta y es un código binario que

especifica una secuencia de microoperaciones para la computadora. El conjunto de instrucciones de un computador debe ser completo en el sentido de que se pueda construir un programa para evaluar una función computable usando una cantidad de memoria razonable y empleando un tiempo moderado, es decir, el número de instrucciones de ese programa no debe ser demasiado elevado. Las instrucciones se dividen en dos campos:  Código de operación: Designa la operación que va a ser realizada.

 Datos de la operación: Dependiendo del tipo de instrucción, este campo puede estar dividido en otros o ser único, incluso no existir. En él se suelen indicar los registros y datos con los que trabajar. El tamaño (longitud en bits) de la instrucción depende de cada arquitectura, pudiendo variar de 4 hasta 128 bits. La instrucción debe almacenarse temporalmente (en el registro de instrucción, RI) para que la CPU analice su contenido y extraiga los datos que la forman. A este paso se le llama decodificación. Las instrucciones básicas en los lenguajes se pueden considerar en cuatro grupos: • Instrucciones de entrada- salida: Transfieren información y datos entre dispositivos periféricos (teclado, impresora, unidad de disco, entre otras.). • Instrucciones aritméticas lógicas: Ejecutan operaciones aritméticas (suma,

resta,

multiplicación,

división,

potencialización)

y

lógicas

(operaciones and, or, not, entre otras.). • Instrucciones selectivas: Permiten la selección de tareas alternativas en función de los resultados de diferentes expresiones condicionales. • Instrucciones repetitivas: Permiten la repetición de secuencias de instrucciones un número determinado o indeterminado de veces.

Control y sincronización de tiempo: Todas las operaciones del computador están sincronizadas por un generador de tiempo maestro cuyos pulsos de reloj se aplican a todos los flip-flops del sistema. Además está disponible cierto número de variables de

tiempo en la unidad de control para darle secuencia a la operación en el orden adecuado. La unidad de control coordina todos los componentes del computador, de modo que los eventos tomen lugar en la secuencia apropiada en el momento correcto. Existen dos tipos principales de organizaciones de control:

 Control por cableado: Se fundamenta en 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.

 Control microprogramado: La información de control esta almacenada en una memoria de control. La memoria de control está programada para iniciar la secuencia de microoperaciones requerida.

1.2 Ejecución de instrucciones del computador Las instrucciones son grupos de bits que instruyen el computador. Los pasos a seguir para el procesamiento de las instrucciones son los siguientes:

 La búsqueda de instrucciones viene dada por la lectura de las mismas, sólo una vez, desde la memoria, por el procesador y las instrucción es ejecutada por el procesador.

 La repetición de la lectura y ejecución (pasos 1 y 2 respectivamente), conforman la “ejecución de un programa”. Dicha ejecución puede

detenerse si: la máquina se apaga, ocurre un error que no puede ser recuperado, o si, se encuentra una instrucción en el programa que detenga la computadora.

 Ciclo de instrucción: es el procesamiento requerido para la instrucción. En este Ciclo, se encuentran los dos pasos denominados Ciclo de lectura (feth) y Ciclo de ejecución.

 Lectura y ejecución de instrucciones: El procesador lee una instrucción de la memoria, al comienzo de cada Ciclo de instrucción. Se cuenta con un contador de programas (PC program counter), que lleva la cuenta de cuál es la próxima instrucción a leer. Luego de leer cada instrucción el procesador incrementara el PC, de manera tal que la siguiente instrucción a leer será la que se encuentra en la dirección inmediatamente superior de la memoria. La instrucción leída es cargada en el registro de instrucción ( IR instuction register), que es un registro del procesador. El procesador interpreta la instrucción, la cual está en forma de código binario, que especifica la acción que el procesador llevará a cabo, y realizará la acción requerida. Las acciones que se realizan para la lectura y ejecución de instrucciones se pueden clasificar en las siguientes categorías:

 Procesador-memoria: los datos se transfieren del procesador a la memoria o viceversa.

 Procesador E/S: los datos se transfieren desde o hacia un dispositivo periférico. Se realiza la transferencia entre el procesador y un módulo de entrada-salida.

 Tratamiento de datos: el procesador puede realizar alguna operación aritmética o lógica sobre los datos.

 Control: la secuencia de ejecución puede ser alterada si la instrucción lo especifica.

1) Instrucciones de Entrada:

Su misión consiste en leer uno o

varios datos de un dispositivo de entrada y almacenarlos en la memoria central, en los objetos cuyos identificadores aparecen la propia instrucción.

2) Instrucciones de Salida: Su misión consiste en enviar datos a un dispositivo externo tomados, de la memoria central o definidos de alguna forma en la propia instrucción.

3) Interrupciones: Son llamadas automáticas a procedimiento no debidas al programa sino a una causa exterior. La diferencia entre las interrupciones y los desvíos es que éstos son provocados por el mismo programa mientras que las interrupciones son provocadas por causas externas de forma totalmente asíncrona. Existen varios tipos de interrupciones de los cuales los más comunes son los siguientes: *De programa o de verificación de programa: son ocasionadas por condiciones que se producen como resultado de la ejecución de una instrucción. Ejemplo: - la división por cero - el intento de ejecutar una instrucción privilegiada.

*De reloj: son producidas por un reloj interno del procesador. Para que de esa forma se realicen funciones con una cierta regularidad. *De Entrada/Salida: son generadas por un controlador de E/S para indicar la finalización de una operación; o el cambio de estado de un dispositivo o canal; o también alguna condición de error. *Por fallo del Hardware o de verificación de máquina: son causadas por el mal funcionamiento del equipo, cortes de energía, entre otros. Con el uso de las interrupciones el procesador se puede utilizar de una manera más eficaz.

1.3 Diseño Del Computador: Es la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria. Puede considerarse que todas aquellas unidades de un sistema, exceptuando la CPU, se denomina periférico, por lo que la computadora tiene dos partes bien definidas, que son: *La CPU (encargada de ejecutar programas y que también se considera compuesta por la memoria principal, la unidad aritmético lógica y la unidad de control), *Los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada/salida, almacenamiento y comunicaciones).