Tema 1 de informatica industrial

1. TEMA I: REPASO DE CONCEPTOS
1
Adoración Hermoso Fernández

2.  Tema 1: Repaso de Conceptos
◦ 1.1. Datos e Información
◦ 1.2. Repaso de Microprocesadores
2

3. 3
¿Procesamiento de Información?

4.  Representaciones Numéricas:
◦ Enteros Positivos:
 Binario
 Hexadecimal
 Octal
◦ Enteros Negativos:
 Signo – Magnitud
 Complemento a Uno
 Complemento a Dos
 Representación de Números Reales:
◦ Coma Fija
◦ Coma Flotante
 Representación de Caracteres o Alfanumérica:
◦ EBCDIC
◦ ASCII
◦ UNICODE
4
REPRESENTACIÓN DE DATOS

5.  Enteros Negativos:
 Rango de representación de los números negativos
 Representación de Números Reales:
Ejemplo: 0,000002310 = 2,3 · 10-6
Coma fija Coma flotante
◦ Coma Flotante:
1 7 1 23
◦ IEEE 754: 32 bits
5
Signo Exponente Signo Mantisa

6. 6
 Dispositivo digital, programable y secuencial, integrado

7.  Unidad de Administración de E/S
7
FSB

8.  Sistema Abierto
8

9.  Arquitecturas:
9
HARVARD
VON NEUMANN

10.  Arquitecturas:
◦ CISC (Complex Instruction Set Computer,
Computador con Juego de Instrucciones Complejo)
◦ RISC (Reduced Instruction Set Computer,
Computador con Juego de Instrucciones Reducido)
 Objetivos:
◦ ↑ Velocidad
◦ ↓ Complejidad del HW
Incrementar el rendimiento del microprocesador
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11. 11
Tiempo de ejecución
(nº Inst. · nº CI · Tc )
Mejora del Rendimiento
CISC
↑(nº CI, Tc), ↓nº Inst.
RISC
↓(nº CI, Tc), ↑nº Inst.
nº Inst: número de instrucciones
nº CI: número de ciclos por instrucción
Tc: duración del periodo de ejecución

12. 12
 CISC:
◦ Juego de instrucciones complejo
◦ Menos necesidad de ocupación de memoria
◦ Facilidad de compilación
◦ Lentitud ejecución de instrucciones en paralelo
(pipeline)
◦ Instrucciones de duración variable
◦ Muchos modos de direccionamiento
◦ Elevado número de formatos de instrucción

13. 13
 RISC

14. Ejemplo: Z = X·Y
 CISC
MULT Z, X, Y
 RISC
LOAD A, X
LOAD B, Y
MULT A, B
STORE Z, A
X = 3:3
Y = 5:2
Z = 6:4
14
x
Y
z

15.  Componentes Microprocesador:
◦ Registros Internos
◦ Unidad Aritmético – Lógica (ALU)
◦ Unidad de Control (UC)
15
UC
ALU REGISTROS
CPU

16.  ¿ Registro ?
 Situación: vértice superior pirámide
jerarquía de memoria
 Registros, tipos:
 Registros de Datos
 Registros de Memoria
 Registros de Propósito General
 Registros de Propósito Específico
 Etc
16

17.  Unidad Aritmético Lógica (ALU)
 Program Status Word (PSW), microcontrolador
8051
17
MSB LSB
CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P
Selección
de
Operación

18.  Unidad de Control (UC o CU)
◦ Funciones Básicas:
 Tomar las instrucciones de memoria
 Decodificar o interpretar las instrucciones
 Ejecutar las instrucciones
◦ Elementos:
 Registro Contador de Programa (CP o PC)
 Registro de Instrucciones (RI o IR)
 Decodificador de instrucciones
 Reloj
 Generador de Señales o Secuenciador
18

19.  Arquitectura Unidad de Control
19
SECUENCIADOR
BUS INTERNO
MICROORDENES
RELOJ
DECODIFICADOR
RI
PC

20.  ¿ Instrucción ?
 Ciclo de Instrucción
20
BÚSQUEDA DE LA
INSTRUCCIÓN
DECODIFICACIÓN DE
LA INSTRUCCIÓN
¿ BÚSQUEDA DE
OPERANDOS ?
EJECUCIÓN DE LA
INSTRUCCIÓN
ALMACENAMIENTO
DE RESULTADOS

21.  Fases de Ejecución:
◦ Búsqueda de la Instrucción
◦ Decodificación de la Instrucción
 Formato de Instrucción:
◦ Código de Operación
◦ Dirección del Operando/os u Operando/os
21
CÓDIGO DE OPERACIÓN DIRECCIÓN U OPERANDOS

22.  Clasificación:
◦ Instrucciones de transferencia de datos
◦ Instrucciones aritméticas
◦ Instrucciones lógicas
◦ Instrucciones de control del flujo del programa
(bifurcaciones, bucles, procedimientos, etc)
◦ Instrucciones de entrada y salida
 Tipos (según formato de instrucción):
◦ Tres Operandos o Tres Direcciones
◦ Dos Operandos o Dos Direcciones
◦ Un Operando o Una Dirección
◦ Cero Operandos o Sin Dirección
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23.  Instrucción de Tres Direcciones
 Instrucción de Dos Direcciones
 Instrucción de Una Dirección
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CÓDIGO DE
OPERACIÓN
OPERANDO 1 OPERANDO 2
DIRECCIÓN DE
RESULTADO
CÓDIGO DE
OPERACIÓN
OPERANDO 1 OPERANDO 2
CÓDIGO DE
OPERACIÓN
DIRECCIÓN DE
RESULTADO
OPERANDO 1 OPERANDO 2
CÓDIGO DE
OPERACIÓN
OPERANDO

24.  Instrucción sin Dirección
◦ Asociada a la Pila
◦ Ejemplo: ADD
(SP) ← (SP) + (SP – 1)
24
B
C
B + C
ANTES DESPUÉS
SP
SP
C
¿ Tipo de Pila ?

25.  Algunos Modos de Direccionamiento:
 Inmediato
 Registro
 Directo
 Indirecto
 Indexado
 Inmediato:
MOV A, #15d A ← 15d
25
CÓDIGO DE OPERACIÓN OPERANDO

26.  Registro:
SUBB A, R2 A ← A – (R2)
 Directo:
MOV A, 79h A ← 398d
 Indirecto:
ADD A, @25h A ← A + [25h (1Fh)]
A (final) ← 71d
 Indexado:
MOVC A, @A+PC
26
A (Inicio): 47d
1Fh: 24d

27. 27
“n” Direcciones
de Memoria
Líneas de Control
OE
,
CE
“m” Líneas de Datos
m
n
·
2
 Celdas o posiciones de memoria numeradas
de forma consecutiva
“m” Líneas de Datos

28.  ROM (Read Only Memory, Memoria de Solo Lectura):
◦ No volátil
◦ Solo lectura
◦ Rutinas de la ROM:
 Arranque
 BIOS
◦ Variantes:
 PROM (Programmable Read Only Memory, Memoria Programable
de Solo Lectura)
 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory, Memoria
Programable y Borrable de Solo Lectura)
 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,
Memoria Programable de Solo Lectura Borrable Eléctricamente)
 FLASH
28

29.  Simbología Normalizada
29
0 ROM
1
n
2
EN
VARIABLES
DE
DIRECCION
HABILITACION
A
A
A Om
1
O
O0
2 .m
n
A
2 -1
n
O
2 .m
ROM
A
n
2
1
0
O
2 -1
n
n
EN
1
O
A
A m
O
A 0
O

30.  EPROM 2764
30
CE OE PGM 9
A VPP Vcc Salidas
VPP

31.  RAM (Random Access Memory, Memoria de
Acceso Aleatorio):
◦ Lectura y escritura
◦ Almacenamiento temporal
◦ Volátil
◦ Tipos:
 Asíncronas:
 Estáticas (SRAM)
 Dinámicas (DRAM)
 Síncronas:
 Estáticas (SSRAM)
 Dinámicas (SDRAM)
◦ Dinámica: RAM
◦ Estática: Memoria Caché
31

32.  Simbología Normalizada
32
0 R A M
1
1 2
2
O E
A
1
O
O 0
A
B K
O
A
A O 2
A
A
4
O
O 3
O 7
6
O
5
O
A
A
A
7
4
D
D
6
D
D 5
3
D
2
D
D 1
0
D
C S
W E
S 0
1
S
S 2
W E
C S
O E
1 2
S
SELECCIÓN OPERACIÓN
X 1 X Desabilitación general Alta impedancia
1 X 1 Desabilitación general Alta impedancia
0 0 X Si hay datos en las entradas “D” Escritura
1 0 0 Si hay datos en las entradas “D” Lectura
WE CS OE

33. 33

34.  Comunicación:
◦ Buses Principales:
 Direcciones
 Datos
 Control
◦ Direccionalidad en la transmisión de la Información:
 Simplex
 Half Duplex o Semiduplex
 Full Duplex o Dúplex
◦ Temporización:
 Síncrono
 clock skew
 Asíncrono
 Handshake
34

35.  Tamaño del Bus:
◦ Separado o Demultiplexado
◦ Multiplexado
35

36.  Notación de Señales
36

37.  Inconvenientes y Ventajas
◦ Inconvenientes:
 Cuello de botella
 El ancho de banda del bus limita la velocidad en las
transacciones entre los componentes del sistema
 Longitud del bus
 Número de dispositivos conectables
◦ Ventajas:
 Flexibilidad del sistema
 Los periféricos son compartidos por todos los
elementos conectados
 Economía
37

38. 38

39. 39
 Z80 de Intel

40. 40

41.  Programa:secuencia de instrucciones
 Lenguajes de Programación
41
MÁQUINA
ENSAMBLADOR
ALTO NIVEL

42.  Lenguaje Ensamblador
.MODEL SMALL
.CODE
MOV AL, 5 ;Carga en AL el valor 5
MOV BL, 25
MUL BL ;Multiplícalo por 25
MOV BL, 3
DIV BL ;Divide el resultado entre 3
AND AH, 7 ;Operación AND entre el resto de la operación anterior y 7
MOV BL, AH
MOV BH, 0 ;Almacena el resultado en BX
MOV AH, 4ch
INT 21h
END
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43.  Lenguajes de Alto Nivel
◦ C, C++, Basic, etc
◦ Independientes del microprocesador
◦ Ejemplo:
int i,j,k;
if( i == 2) //i es igual a 2?
{
j = 6; //si, ejecutar sentencias dentro de las llaves
k = 0X04;
}
//no, fin de condicional no se ejecuto ninguna
sentencia
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