ORGANIZACIÓN DEL PROCESADORORGANIZACIÓN DEL PROCESADOR

·         Captar instrucción: el procesador lee una instrucción de la memoria (registro, cache o memoria principal).

·         Interpretar instrucción: la instrucción se decodifica para determinar qué acción es necesaria.

·         Captar datos: la ejecución de una instrucción puede exigir leer datos de la memoria o de un módulo E/S.

·         Procesar datos: ejecución de una instrucción puede exigir llevar acabo alguna operación aritmética o lógica con los datos.

·         Escribir datos: los resultados de una ejecución pueden exigir escribir datos en la memoria o en un módulo E/S.

                                                                                                                    

En la figura anterior, es una visión simplificada de un procesador, que indica su conexión con el resto del sistema a través del bus del sistema. La ALU lleva a cabo el

verdadero cálculo o procesamiento de datos. La unidad de control controla las transferencias de datos e instrucciones hacia dentro y hacia afuera del procesador, y el

funcionamiento de la ALU.

  En la figura anterior se presenta una visión un poco más detallada del

procesador. Se indican los caminos de transferencia de datos y de la lógica de control, que incluyen un elemento con el rotulo bus interno del procesador. Este elemento es necesario para transferir datos entre los diversos registros y la ALU, ya que la ALU en realidad solo opera con datos de la memoria interna del procesador. 

Fig. 16. Organización de un microprocesador sencillo.

Comencemos por definir y explicar cada una de las partes de este microprocesador.

MAR: Este es el registro de direcciones de memoria (memory adress register). Debido a que la memoria RAM requiere cierto tiempo para encontrar y posicionarse en una dirección, dicha dirección debe estar siempre en las entradas. Este registro funciona como buffer del PC.

PC: Este es un contador (program counter) que sirve para tener la dirección de memoria de la siguiente instrucción o dato que se debe de leer. Esto es, si en la memoria comenzamos con la localidad 0000, el contador, después de apuntar hacia esa dirección y después de haber tomado el dato contenido en la memoria, debe ser incrementado en uno para que contenga un 0001, o sea, apunte a la siguiente dirección de la memoria. En nuestro caso, este contador debe ser capaz de cargar datos en paralelo para poder realizar instrucciones de salto. Por ejemplo, el contador puede tener el número 0100, y en esa dirección, la memoria contiene una instrucción de salto a la dirección 1000. El PC debe ser capaz de cargar este nuevo número y seguir su cuenta a partir de él.

MBR: Este registro es el buffer de datos de la memoria (memory buffer register). Cuando la memoria se posiciona en una dirección, muestra el contenido en su bus de datos, pero estos datos o contenido cambiaran si se cambia la dirección que se pone en las entradas del bus de direcciones de la memoria. Es por esto que es necesario un buffer de salida en la memoria. También nos servirá como buffer para instrucciones de escritura a la memoria.

IR: Este registro el es registro de instrucciones (instruction register). Cuando el dato contenido en una dirección de memoria es una instrucción (suma, resta, salto, etc.) se manda a este registro para decodificarlo y mandar las señales correctas para realizar dicha instrucción.

ALU: La unidad aritmético lógica es un integrado que puede realizar operaciones aritméticas y operaciones lógicas ya sea con un solo operando o hasta con dos operando.

Acc: Este es el registro acumulador y es de propósito general. En nuestro caso será utilizado para guardar uno de los operando del la ALU para llevar a cabo operaciones con dos operando. El segundo se proporcionará directamente a la ALU desde el MBR.

ROP: Este registro contiene el código de operación de la ALU. Esto es, se requiere de un código binario en las entradas de la ALU para seleccionar qué tipo de operación se quiere llevar a cabo (suma, resta, complemento, etc.).

R: Este registro sirve únicamente para observar el resultado de las operaciones realizadas en la ALU pues está conectado directamente a las salidas.

Generador de tiempos: Es la parte de nuestro microprocesador que se encarga de generar señales de tiempos de acuerdo a la frecuencia de reloj que estemos manejando.

Unidad de control: Es la encargada de generar las señales correctas para realizar las operaciones deseadas por el usuario. Como una analogía tenemos al director de una orquesta.

La idea de esta organización es poder implementar cuatro operaciones básicas que nos servirán para echar a andar al microprocesador. Cuando veamos las instrucciones se comprenderá completamente el por qué de esta organización.