ELEMENTOS BÁSICOS DE LA COMPUTADORA
Es importante entender la diferencia entra la microcomputadora (Mc) y el microprocesador Una microcomputadora contiene varios elementos, donde el microprocesador es el más importante de todos ellos. Generalmente el microprocesador es un solo CI que contiene toda la de las unidades de control y aritmética lógica - en otras palabras, la CPU (unidad de procesamiento) de la microcomputadora. Es común referirse al microprocesador MPU (unidad microprocesadora) ya qué es la CPU (unidad central de proceso) de la computadora. Lo anterior se ilustra en la figura 13-4, donde se muestran los elementos de una microcomputadora.
La unidad de memoria muestra dispositivos RAM y ROM. La sección de la RAM consta o más circuitos LSI conectados para ofrecer la capacidad de memoria diseñada. Esta sección de la memoria se utiliza para almacenar programas y datos, los cuales cambiarán con frecuencia durante el curso de la operación. Es también usada para almacenar resultados finales e intermedios de operaciones llevadas a cabo durante la ejecución de un programa.
La sección de la ROM consta de uno o más circuitos ROM para almacenar instrucciones que no varían. Por ejemplo, almacena un programa que ocasiona que la mC monitoreen continuamente un teclado o bien podría almacenar una tabla de códigos ASCII que se necesitan exhibir la información en un monitor o a una impresora
Las secciones de entrada y salida contienen los circuitos de interfase que se necesitan para permitir que los periféricos se comuniquen adecuadamente con el resto de la computadora. En algunos casos estos dispositivos son microcircuitos diseñados por el fabricante del MPU para sincronizar su MPU con dispositivos E/S. En otros casos los circuitos de interfase pueden ser tan simples como un registro.
El microprocesador (MPU) El MPU es el corazón de cualquier computadora. Realiza muchas funciones, entre las cuales se incluyen:
1. Proporcionar las señales de control y temporización para todos los elementos de la microcomputadora.
2. Extraer las instrucciones y los datos de la memoria.
3. Transferir los datos a y desde la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
4. Instrucciones para decodificar.
5. Ejecutar las operaciones aritméticas y lógicas invocadas por las instrucciones.
6. Responder a las señales de control generadas en entrada/salida tales como
REINICIO e INICIO.
El MPU contiene toda la circuitería lógica necesaria para llevar a cabo las funciones anteriores pero, en general, no existe manera de tener acceso a la lógica interna. En lugar de ello, podemos controlar lo que ocurre dentro del MPU mediante un programa formado por varias instrucciones, mismo que se coloca en la memoria para que el MPU lo ejecute. Esto es lo que hace el MPU tan versátil y flexible - cuando deseamos cambiar su operación, sólo cambiamos los programas almacenados en la RAM (software) o grabados en la ROM (firmware) en vez de cambiar la electrónica (hardware).
La lógica interna del MPU es muy compleja, pero puede considerarse como conformada por tres secciones básicas: la sección de control y temporización, la sección de registros y la ALU.
Aunque existen interacciones bien definidas entre estas tres secciones, cada una tiene funciones específicas.
La función principal de la sección de control y temporización es traer de la memoria y decodificar (interpretar) las instrucciones que están en la memoria y que forman parte de un programa para después generar las señales de control necesarias para ejecutar las instrucciones. Esta sección también genera las señales de control y temporización (por ejemplo, R/W, reloj) para la RAM, ROM y dispositivos E/S externos.
La sección de registros contiene varios registros (dentro del MPU) cada uno tiene una función especial. El más importante de todos ellos es el contador del programa (PC), el cual mantiene la dirección donde se encuentra la siguiente instrucción que se extraerá de la memoria. Usaremos las siglas PC en la siguiente descripción de la ejecución de un programa. Los demás registros del MPU se emplean para realizar funciones tales como guardar los códigos correspondientes a las instrucciones mientras éstas son decodificadas, retener los datos que constituyen los operandos con los que trabaja la ALU, almacenar las direcciones donde se encuentran los datos en la memoria y varias funciones más de conteo y almacenamiento con propósitos generales.
La ALU efectúa una gran variedad de operaciones aritméticas y lógicas. Estas siempre la incluyen la adición y la sustracción, y las operaciones lógicas AND, OR, EX-OR, corrimiento, incremento y decremento. Los MPU mas avanzados tienen ALU s que realizan operaciones de multiplicación y división. Durante la operación de la microcomputadora, las operaciones que la ALU realiza se llevan a cabo bajo el control de la sección de control y temporización la cual, claro está, hace lo que le indican los códigos de instrucción que trae la memoria.
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