SISTEMAS MICROPROCESADOS
UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
TEMATICA
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 SISTEMAS EMBEBIDOS
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OPERADOR
SENSORES O
CAPTORES
ACTUADORES
EQUIPO A CONTROLAR O
PROCESO INDUSTRIAL
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SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA
CARACTERÍSTICAS DEL
SISTEMA
CABLEADA PROGRAMABLE
 Mantenimiento
 Costo
 Adaptación de procesos
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PROBLEMA PROGRAMADOR
ANALISIS
CONOCIMIENTOS
PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION
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HARDWARE
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ARQUITECTURA VON NEUMAN
 Máquina secuencial
 Ejecuta solo una
operación a la vez
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direcciones
compartido...
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direcciones compartidos
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(Pipeline)
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 Separa los buses de
datos, direcciones y
control, y los hace
totalmente
independientes.
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 Complex Instruction Set Computer .
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 (Specific Instruction Set Computer).
 Estos procesadores poseen un juego de
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ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE
MICROPROCESADORES
UNIDAD DE
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UNIDAD DE
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ALUALU
UNIDAD DE
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MICROPROCESADOR
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CPUCPU
Bloque E/S
Entrada
Bloque de
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Periféricos de
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Procesa información binaria
en base de un programa escrito
en la memoria
CPU o mP
Ejecuta e interpreta l...
ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU
REGISTROS
DE PROPOSITO
GENERAL
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DE PROPOSITO
GENERAL
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ACAC
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ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU
 La Unidad Aritmético-lógica se encarga de realizar las
operaciones lógicas y aritméticas us...
REGISTROS
 Registro Contador de Programa (PC), es el que indica al
microprocesador la dirección de memoria donde se está
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REGISTROS
 El Registro Acumulador (Ac) es utilizado por muchas
instrucciones como fuente o destino de datos. En él,
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REGISTROS
 Registros de propósito general. Son utilizados para
almacenar direcciones de memoria, datos, resultados
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MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA
MEMORIA LECTURA/ESCRITURA
(ACCESO ALEATORIO)
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BUSES
MICROPROCESADOR
BUS DE
DIRECCIONES
BUS DE
DATOS
ENTRADAS
DE CONTROL
SALIDAS
DE CONTROL
FUENTE DE
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BUSES
 Bus de datos está constituido por líneas bidireccionales.
El número N de líneas del bus de datos es en general,
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BUSES
 Bus de direcciones está formado por líneas
unidireccionales. Es utilizado para la transferencia de
información nec...
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 Bus de control está formado por líneas, en general,
unidireccionales. En este bus cada línea tiene un
significado ...
CIRCUITO DE RELOJ Y RESET
a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)a. Cristal de cuarzo b. Red RC...
CIRCUITO DE RELOJ Y RESET
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MICROELECTRÓNICA
MODULO DE ENTRADA/SALIDA
mP
+
Memoria
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PERIFERICOS
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• ZUMBADORES
• INTERRUPTORES
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TIPO DISPOSITIVO
ENTRADA Interruptores ON/OFF
Teclados
Sensores y transductores de entrada
SALIDA...
SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES
LUIS DAVID NARVÁEZ
MICROELECTRÓNICA
SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES
 El microcontrolador es un circuito programable que
contiene todos los componentes de un ...
MICROPROCESADOR vs
MICROCONTROLADOR
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MICROELECTRÓNICA
MICROPROCESADOR vs
MICROCONTROLADOR
LUIS DAVID NARVÁEZ
MICROELECTRÓNICA
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Procesamiento de datos: puede ser necesario que el
microcontrolador realice cálculos crít...
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Entrada Salida: para determinar las necesidades de
Entrada/Salida del sistema es convenie...
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Consumo: algunos productos que incorporan
microcontroladores están alimentados con baterí...
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Memoria: para detectar las necesidades de memoria de
nuestra aplicación debemos separarla...
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Ancho de palabra: el criterio de diseño debe ser
seleccionar el microcontrolador de menor...
¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?
 Diseño de la placa: la selección de un microcontrolador
concreto condicionará el diseño d...
MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS
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  1. 1. SISTEMAS MICROPROCESADOS UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
  2. 2. TEMATICA  SISTEMAS MICROPROCESADOS.  SISTEMAS MICROCONTROLADOS.  SISTEMAS EMBEBIDOS LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  SISTEMAS MICROPROCESADOS.  SISTEMAS MICROCONTROLADOS.  SISTEMAS EMBEBIDOS
  3. 3. CONTROL DE PROCESOS OPERADOR SENSORES O CAPTORES ACTUADORES EQUIPO A CONTROLAR O PROCESO INDUSTRIAL UNIDAD DE CONTROL Elementos de programación Información recibida Informaciones del sistema Ordenes a ser ejecutadas OPERADOR SENSORES O CAPTORES ACTUADORES EQUIPO A CONTROLAR O PROCESO INDUSTRIAL UNIDAD DE CONTROL Elementos de programación Información recibida Informaciones del sistema Ordenes a ser ejecutadas LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA OPERADOR SENSORES O CAPTORES ACTUADORES EQUIPO A CONTROLAR O PROCESO INDUSTRIAL UNIDAD DE CONTROL Elementos de programación Información recibida Informaciones del sistema Ordenes a ser ejecutadas OPERADOR SENSORES O CAPTORES ACTUADORES EQUIPO A CONTROLAR O PROCESO INDUSTRIAL UNIDAD DE CONTROL Elementos de programación Información recibida Informaciones del sistema Ordenes a ser ejecutadas
  4. 4. SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA CABLEADA PROGRAMABLE  Mantenimiento  Costo  Adaptación de procesos  Posibilidades de ampliación  Interconexión y cableado exterior  Estructuración en bloques independientes Mucho Bajo Difícil Bajas Mucho Difícil Poco Alto Fácil Altas Poco Fácil LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Mantenimiento  Costo  Adaptación de procesos  Posibilidades de ampliación  Interconexión y cableado exterior  Estructuración en bloques independientes Mucho Bajo Difícil Bajas Mucho Difícil Poco Alto Fácil Altas Poco Fácil
  5. 5. SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA PROBLEMA PROGRAMADOR ANALISIS CONOCIMIENTOS PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION DATOS DEL PROBLEMA PROBLEMA PROGRAMADOR ANALISIS CONOCIMIENTOS PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION DATOS DEL PROBLEMA LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA PROBLEMA PROGRAMADOR ANALISIS CONOCIMIENTOS PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION DATOS DEL PROBLEMA PROBLEMA PROGRAMADOR ANALISIS CONOCIMIENTOS PROGRAMA SISTEMA mP SOLUCION DATOS DEL PROBLEMA
  6. 6. ARQUITECTURAS HARDWARE  Von Neuman  Segmentada.  Harvard SOFTWARE  CISC  RISC  SISC LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA HARDWARE  Von Neuman  Segmentada.  Harvard SOFTWARE  CISC  RISC  SISC
  7. 7. ARQUITECTURA VON NEUMAN  Máquina secuencial  Ejecuta solo una operación a la vez  Bus de datos y direcciones compartidos  Lenta  Generalmente se combina con software tipo CISC CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Máquina secuencial  Ejecuta solo una operación a la vez  Bus de datos y direcciones compartidos  Lenta  Generalmente se combina con software tipo CISC CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS MEMORIA DE PROGRAMA Y DATOS
  8. 8. ARQUITECTURA SEGMENTADA  Máquina secuencial  Buses de datos y direcciones compartidos  Diseño multietapa (Pipeline)  El diseño multietapa le permite ejecutar más de una operación a la vez  Se encuentra combinada con software CISC y en pocas ocasiones con RISC  Más rápida queVon Neuman OSC PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA OSC PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Máquina secuencial  Buses de datos y direcciones compartidos  Diseño multietapa (Pipeline)  El diseño multietapa le permite ejecutar más de una operación a la vez  Se encuentra combinada con software CISC y en pocas ocasiones con RISC  Más rápida queVon Neuman OSC PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA OSC PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA PC PC+1 BUSQUEDA INST (PC) EJECUTA INST (PC-1) BUSQUEDA INST (PC+1) EJECUTA INST (PC) CICLO MAQUINA
  9. 9. ARQUITECTURA HARVARD  Separa los buses de datos, direcciones y control, y los hace totalmente independientes.  Lo anterior permite leer instrucciones con mayor velocidad  Pueden direccionar altas cantidades de memoria  Se combinan con software RISC CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE DATOS (RAM) MEMORIA DE DATOS (RAM)CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE DATOS (RAM) MEMORIA DE DATOS (RAM) LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Separa los buses de datos, direcciones y control, y los hace totalmente independientes.  Lo anterior permite leer instrucciones con mayor velocidad  Pueden direccionar altas cantidades de memoria  Se combinan con software RISC CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE DATOS (RAM) MEMORIA DE DATOS (RAM)CPUCPU MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE PROGRAMA (ROM) MEMORIA DE DATOS (RAM) MEMORIA DE DATOS (RAM)
  10. 10. ARQUITECTURA CISC  Complex Instruction Set Computer .  Set de instrucciones grande.  Ofrece una amplia gama de operaciones.  Facilita el trabajo de programación.  Reduce el tamaño del código de programa.  Incrementa el costo de aprender la programación LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Complex Instruction Set Computer .  Set de instrucciones grande.  Ofrece una amplia gama de operaciones.  Facilita el trabajo de programación.  Reduce el tamaño del código de programa.  Incrementa el costo de aprender la programación
  11. 11. ARQUITECTURA RISC  Reduced Instruction Set Computer  Pocas instrucciones  Más fácil de aprender el método de programación  Mayor tamaño del código de programa LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Reduced Instruction Set Computer  Pocas instrucciones  Más fácil de aprender el método de programación  Mayor tamaño del código de programa
  12. 12. ARQUITECTURA SISC  (Specific Instruction Set Computer).  Estos procesadores poseen un juego de instrucciones específico para cada aplicación. Están destinadas a aplicaciones muy concretas. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  (Specific Instruction Set Computer).  Estos procesadores poseen un juego de instrucciones específico para cada aplicación. Están destinadas a aplicaciones muy concretas.
  13. 13. ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE MICROPROCESADORES UNIDAD DE CONTROL UNIDAD DE CONTROL ALUALU UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE SALIDA UNIDAD DE SALIDA MEMORIA RAM MEMORIA RAM MEMORIA ROM MEMORIA ROM Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria UNIDAD DE CONTROL UNIDAD DE CONTROL ALUALU UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE SALIDA UNIDAD DE SALIDA MEMORIA RAM MEMORIA RAM MEMORIA ROM MEMORIA ROM Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA UNIDAD DE CONTROL UNIDAD DE CONTROL ALUALU UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE SALIDA UNIDAD DE SALIDA MEMORIA RAM MEMORIA RAM MEMORIA ROM MEMORIA ROM Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria UNIDAD DE CONTROL UNIDAD DE CONTROL ALUALU UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE ENTRADA UNIDAD DE SALIDA UNIDAD DE SALIDA MEMORIA RAM MEMORIA RAM MEMORIA ROM MEMORIA ROM Unidad E/S CPU o mP Unidad de memoria
  14. 14. PARTES DE UN SISTEMA DE MICROPROCESADOR SalidaRAM ROM CPUCPU Bloque E/S Entrada Bloque de memoria Periféricos de entrada Periféricos de entrada Periféricos de salida Periféricos de salida Bus de datos Bus de direcciones Bus de control CLK SalidaRAM ROM CPUCPU Bloque E/S Entrada Bloque de memoria Periféricos de entrada Periféricos de entrada Periféricos de salida Periféricos de salida Bus de datos Bus de direcciones Bus de control CLK LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA SalidaRAM ROM CPUCPU Bloque E/S Entrada Bloque de memoria Periféricos de entrada Periféricos de entrada Periféricos de salida Periféricos de salida Bus de datos Bus de direcciones Bus de control CLK SalidaRAM ROM CPUCPU Bloque E/S Entrada Bloque de memoria Periféricos de entrada Periféricos de entrada Periféricos de salida Periféricos de salida Bus de datos Bus de direcciones Bus de control CLK
  15. 15. BLOQUES DE LA CPU Procesa información binaria en base de un programa escrito en la memoria CPU o mP Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS Procesa información binaria en base de un programa escrito en la memoria CPU o mP Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA Procesa información binaria en base de un programa escrito en la memoria CPU o mP Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS Procesa información binaria en base de un programa escrito en la memoria CPU o mP Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta e interpreta las instrucciones. Sincroniza el funcionamiento de todos los componentes del sistema Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital Ejecuta operaciones: Aritméticas: +, -, complemento a dos. Lógicas: and, or, not, xor, comparación. Además: desplazamiento, rotación y traslado de información digital UNIDAD DE CONTROLUNIDAD DE CONTROL UNIDAD ARITMETICO-LOGICAUNIDAD ARITMETICO-LOGICA Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. Memorias para almacenamiento temporal de datos necesarios para el desarrollo de las actividades del mP. BLOQUE DE REGISTROSBLOQUE DE REGISTROS
  16. 16. ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL SRSR ACAC ALUALU PCPC IRIR BUSES INTERNOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION ACUMULADOR REG. ESTADOS CONTADOR DE PROG. REG. INSTRUCCIONES BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL SRSR ACAC ALUALU PCPC IRIR BUSES INTERNOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION ACUMULADOR REG. ESTADOS CONTADOR DE PROG. REG. INSTRUCCIONES BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL SRSR ACAC ALUALU PCPC IRIR BUSES INTERNOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION ACUMULADOR REG. ESTADOS CONTADOR DE PROG. REG. INSTRUCCIONES BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL REGISTROS DE PROPOSITO GENERAL SRSR ACAC ALUALU PCPC IRIR BUSES INTERNOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DATOS REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES REGISTRO INTERMEDIO DE DIRECCIONES LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION LOGICA DE CONTROL Y TEMPORIZACION ACUMULADOR REG. ESTADOS CONTADOR DE PROG. REG. INSTRUCCIONES BUS DEL SISTEMA HACIA LA MEMORIA PRINCIPAL Y DISPOSITIVOS DE E/S BUS DE DATOS BUS DE DIRECCION BUS DE CONTROL
  17. 17. ESTRUCTURA INTERNA DE LA CPU  La Unidad Aritmético-lógica se encarga de realizar las operaciones lógicas y aritméticas usando como base la suma y la notación del complemento de dos. Estas operaciones (SUMA, RESTA, COMPLEMENTO DE DOS, AND, OR, NOT, XOR y la COMPARACIÓN) las realiza con datos de la memoria, con datos de los registros internos o con datos de la unidad de entrada. El tipo de operación que se realizará, se determina por medio de señales de la unidad de control.  Conectados por medio del bus interno se encuentran los Registros Internos para el almacenamiento temporal de datos. Cabe mencionar que todo microprocesador tiene un registro muy importante llamado ACUMULADOR el cual contiene el primer operando de una operación y el resultado de la misma luego de haberla ejecutado. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  La Unidad Aritmético-lógica se encarga de realizar las operaciones lógicas y aritméticas usando como base la suma y la notación del complemento de dos. Estas operaciones (SUMA, RESTA, COMPLEMENTO DE DOS, AND, OR, NOT, XOR y la COMPARACIÓN) las realiza con datos de la memoria, con datos de los registros internos o con datos de la unidad de entrada. El tipo de operación que se realizará, se determina por medio de señales de la unidad de control.  Conectados por medio del bus interno se encuentran los Registros Internos para el almacenamiento temporal de datos. Cabe mencionar que todo microprocesador tiene un registro muy importante llamado ACUMULADOR el cual contiene el primer operando de una operación y el resultado de la misma luego de haberla ejecutado.
  18. 18. REGISTROS  Registro Contador de Programa (PC), es el que indica al microprocesador la dirección de memoria donde se está ejecutando el programa. Cada vez que se lee una instrucción, el PC se incrementa automáticamente para suministrar la dirección de la posición de memoria donde se encuentra la siguiente instrucción o dato del programa.   Registro de instrucciones (IR). Cada vez que el microprocesador capta una instrucción, esta se almacena en el registro IR, con el fin de proceder a su decodificación o interpretación y buscar en la ROM del microprograma el conjunto de microinstrucciones necesarios para su ejecución. Esta función la realiza un circuito denominado decodificador de instrucciones. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Registro Contador de Programa (PC), es el que indica al microprocesador la dirección de memoria donde se está ejecutando el programa. Cada vez que se lee una instrucción, el PC se incrementa automáticamente para suministrar la dirección de la posición de memoria donde se encuentra la siguiente instrucción o dato del programa.   Registro de instrucciones (IR). Cada vez que el microprocesador capta una instrucción, esta se almacena en el registro IR, con el fin de proceder a su decodificación o interpretación y buscar en la ROM del microprograma el conjunto de microinstrucciones necesarios para su ejecución. Esta función la realiza un circuito denominado decodificador de instrucciones.
  19. 19. REGISTROS  El Registro Acumulador (Ac) es utilizado por muchas instrucciones como fuente o destino de datos. En él, generalmente, se deposita el resultado de una operación.  El Registro de estado (SR) suministra, a través de sus bits (llamados banderas (flags)), información relativa a la ejecución de ciertas instrucciones como signo, sobreflujo, paridad, generación de acarreo, resultado negativo o cero, etc. Mediante la verificación del estado de estas banderas se pueden realizar bifurcaciones en la secuencia del programa. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  El Registro Acumulador (Ac) es utilizado por muchas instrucciones como fuente o destino de datos. En él, generalmente, se deposita el resultado de una operación.  El Registro de estado (SR) suministra, a través de sus bits (llamados banderas (flags)), información relativa a la ejecución de ciertas instrucciones como signo, sobreflujo, paridad, generación de acarreo, resultado negativo o cero, etc. Mediante la verificación del estado de estas banderas se pueden realizar bifurcaciones en la secuencia del programa.
  20. 20. REGISTROS  Registros de propósito general. Son utilizados para almacenar direcciones de memoria, datos, resultados intermedios y otros propósitos. El número y tipos de registros que posee un microprocesador es una parte muy importante en su arquitectura y su programación. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Registros de propósito general. Son utilizados para almacenar direcciones de memoria, datos, resultados intermedios y otros propósitos. El número y tipos de registros que posee un microprocesador es una parte muy importante en su arquitectura y su programación.
  21. 21. TIPOS DE MEMORIAS MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ALMACENAMIENTO SECUNDARIO ALMACENAMIENTO SECUNDARIO PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASH FLASH MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ALMACENAMIENTO SECUNDARIO ALMACENAMIENTO SECUNDARIO PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASH FLASH LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ALMACENAMIENTO SECUNDARIO ALMACENAMIENTO SECUNDARIO PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASH FLASH MODULO DE MEMORIAMODULO DE MEMORIA MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA LECTURA/ESCRITURA (ACCESO ALEATORIO) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) MEMORIA DE VALOR FIJO (SOLO LECTURA) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM ESTATICAS (SRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) RAM DINAMICAS (DRAM) PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO PROM PROGRAMABLES POR EL USUARIO ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ROM PROGRAMABLES POR MASCARA ALMACENAMIENTO SECUNDARIO ALMACENAMIENTO SECUNDARIO PROMPROM EPROMEPROM OTPOTP EEPROMEEPROM FLASH FLASH
  22. 22. BUSES MICROPROCESADOR BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS ENTRADAS DE CONTROL SALIDAS DE CONTROL FUENTE DE ALIMENTACION BUS DE CONTROL MICROPROCESADOR BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS ENTRADAS DE CONTROL SALIDAS DE CONTROL FUENTE DE ALIMENTACION BUS DE CONTROL LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA MICROPROCESADOR BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS ENTRADAS DE CONTROL SALIDAS DE CONTROL FUENTE DE ALIMENTACION BUS DE CONTROL MICROPROCESADOR BUS DE DIRECCIONES BUS DE DATOS ENTRADAS DE CONTROL SALIDAS DE CONTROL FUENTE DE ALIMENTACION BUS DE CONTROL
  23. 23. BUSES  Bus de datos está constituido por líneas bidireccionales. El número N de líneas del bus de datos es en general, igual con la longitud de la palabra de datos del microprocesador. Por el bus de datos de transfiere la información binaria entre el microprocesador y los periféricos o entre el microprocesador y la memoria, o directamente entre el periférico y la memoria, en caso de existir dispositivos de acceso directo a la memoria. Por lo tanto éste bus determina el tipo de procesador ( 4, 8 16 o 32 bits) y el número de periféricos que se pueden conectar al microprocesador (por ejemplo para un microprocesador de 8 bits se conectarán 27 periféricos). Este bus es tri-state. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Bus de datos está constituido por líneas bidireccionales. El número N de líneas del bus de datos es en general, igual con la longitud de la palabra de datos del microprocesador. Por el bus de datos de transfiere la información binaria entre el microprocesador y los periféricos o entre el microprocesador y la memoria, o directamente entre el periférico y la memoria, en caso de existir dispositivos de acceso directo a la memoria. Por lo tanto éste bus determina el tipo de procesador ( 4, 8 16 o 32 bits) y el número de periféricos que se pueden conectar al microprocesador (por ejemplo para un microprocesador de 8 bits se conectarán 27 periféricos). Este bus es tri-state.
  24. 24. BUSES  Bus de direcciones está formado por líneas unidireccionales. Es utilizado para la transferencia de información necesaria para la selección de una determinada posición de memoria o de un puerto del módulo de E/S. Esta información representa la dirección de una posición de memoria o de un puerto de entrada o salida (del módulo de E/S), seleccionados para la realización de la transferencia de datos por bus respectivo. El bus de direcciones determina la capacidad de memoria del sistema. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Bus de direcciones está formado por líneas unidireccionales. Es utilizado para la transferencia de información necesaria para la selección de una determinada posición de memoria o de un puerto del módulo de E/S. Esta información representa la dirección de una posición de memoria o de un puerto de entrada o salida (del módulo de E/S), seleccionados para la realización de la transferencia de datos por bus respectivo. El bus de direcciones determina la capacidad de memoria del sistema.
  25. 25. BUSES  Bus de control está formado por líneas, en general, unidireccionales. En este bus cada línea tiene un significado y denominación distinta. El bus de control contiene la información que envía el microprocesador a los elementos del sistema o bien recibe de estos con el propósito de sincronizar su operación con la operación de la circuitería externa. El número de líneas del bus de control es variable y depende dl microprocesador particular utilizado LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Bus de control está formado por líneas, en general, unidireccionales. En este bus cada línea tiene un significado y denominación distinta. El bus de control contiene la información que envía el microprocesador a los elementos del sistema o bien recibe de estos con el propósito de sincronizar su operación con la operación de la circuitería externa. El número de líneas del bus de control es variable y depende dl microprocesador particular utilizado
  26. 26. CIRCUITO DE RELOJ Y RESET a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz) LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)a. Cristal de cuarzo b. Red RC (3MHz) c. Reloj externo (1 a 6 MHz)
  27. 27. CIRCUITO DE RELOJ Y RESET LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA
  28. 28. MODULO DE ENTRADA/SALIDA mP + Memoria mP + Memoria PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. ENTRADAENTRADA ESTADOESTADO SALIDASALIDA mP + Memoria mP + Memoria PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. ENTRADAENTRADA ESTADOESTADO SALIDASALIDA LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA mP + Memoria mP + Memoria PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. ENTRADAENTRADA ESTADOESTADO SALIDASALIDA mP + Memoria mP + Memoria PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. PERIFERICOS • LED’s • DISPLAY’s • ZUMBADORES • INTERRUPTORES • SENSORES ANALOGICOS • TECLADOS • Etc. ENTRADAENTRADA ESTADOESTADO SALIDASALIDA
  29. 29. MODULO DE ENTRADA/SALIDA TIPO DISPOSITIVO ENTRADA Interruptores ON/OFF Teclados Sensores y transductores de entrada SALIDA Visualizadores (Led, LCD, etc) Pantallas TRC Impresoras (láser, de jet de tinta, de impacto,etc) Motores eléctricos y actuadotes LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA Visualizadores (Led, LCD, etc) Pantallas TRC Impresoras (láser, de jet de tinta, de impacto,etc) Motores eléctricos y actuadotes ENTRADA/SALIDA Terminales interactivos Memorias secundarias Unidades de disco magnético Enlaces de comunicaciones Líneas telefónicas
  30. 30. SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA
  31. 31. SISTEMAS CON MICROCONTROLADORES  El microcontrolador es un circuito programable que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo que lo gobierna, por lo tanto, el microcontrolador es un computador dedicado. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  El microcontrolador es un circuito programable que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo que lo gobierna, por lo tanto, el microcontrolador es un computador dedicado.
  32. 32. MICROPROCESADOR vs MICROCONTROLADOR LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA
  33. 33. MICROPROCESADOR vs MICROCONTROLADOR LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA
  34. 34. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Procesamiento de datos: puede ser necesario que el microcontrolador realice cálculos críticos en un tiempo limitado. En ese caso debemos asegurarnos de seleccionar un dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otro lado, habrá que tener en cuenta la precisión de los datos a manejar: si no es suficiente con un microcontrolador de 8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladores de 16 ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante. Una alternativa más barata y quizá suficiente es usar librerías para manejar los datos de alta precisión. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Procesamiento de datos: puede ser necesario que el microcontrolador realice cálculos críticos en un tiempo limitado. En ese caso debemos asegurarnos de seleccionar un dispositivo suficientemente rápido para ello. Por otro lado, habrá que tener en cuenta la precisión de los datos a manejar: si no es suficiente con un microcontrolador de 8 bits, puede ser necesario acudir a microcontroladores de 16 ó 32 bits, o incluso a hardware de coma flotante. Una alternativa más barata y quizá suficiente es usar librerías para manejar los datos de alta precisión.
  35. 35. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Entrada Salida: para determinar las necesidades de Entrada/Salida del sistema es conveniente dibujar un diagrama de bloques del mismo, de tal forma que sea sencillo identificar la cantidad y tipo de señales a controlar. Una vez realizado este análisis puede ser necesario añadir periféricos hardware externos o cambiar a otro microcontrolador más adecuado a ese sistema. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Entrada Salida: para determinar las necesidades de Entrada/Salida del sistema es conveniente dibujar un diagrama de bloques del mismo, de tal forma que sea sencillo identificar la cantidad y tipo de señales a controlar. Una vez realizado este análisis puede ser necesario añadir periféricos hardware externos o cambiar a otro microcontrolador más adecuado a ese sistema.
  36. 36. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Consumo: algunos productos que incorporan microcontroladores están alimentados con baterías y su funcionamiento puede ser tan vital como activar una alarma antirrobo. Lo más conveniente en un caso como éste puede ser que el microcontrolador esté en estado de bajo consumo pero que despierte ante la activación de una señal (una interrupción) y ejecute el programa adecuado para procesarla. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Consumo: algunos productos que incorporan microcontroladores están alimentados con baterías y su funcionamiento puede ser tan vital como activar una alarma antirrobo. Lo más conveniente en un caso como éste puede ser que el microcontrolador esté en estado de bajo consumo pero que despierte ante la activación de una señal (una interrupción) y ejecute el programa adecuado para procesarla.
  37. 37. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Memoria: para detectar las necesidades de memoria de nuestra aplicación debemos separarla en memoria volátil (RAM), memoria no volátil (ROM, EPROM, etc.) y memoria no volátil modificable (EEPROM). Este último tipo de memoria puede ser útil para incluir información específica de la aplicación como un número de serie o parámetros de calibración. El tipo de memoria a emplear vendrá determinado por el volumen de ventas previsto del producto: de menor a mayor volumen será conveniente emplear EPROM, OTP y ROM. En cuanto a la cantidad de memoria necesaria puede ser imprescindible realizar una versión preliminar, aunque sea en pseudo-código, de la aplicación y a partir de ella hacer una estimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesaria y si es conveniente disponer de memoria no volátil modificable. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Memoria: para detectar las necesidades de memoria de nuestra aplicación debemos separarla en memoria volátil (RAM), memoria no volátil (ROM, EPROM, etc.) y memoria no volátil modificable (EEPROM). Este último tipo de memoria puede ser útil para incluir información específica de la aplicación como un número de serie o parámetros de calibración. El tipo de memoria a emplear vendrá determinado por el volumen de ventas previsto del producto: de menor a mayor volumen será conveniente emplear EPROM, OTP y ROM. En cuanto a la cantidad de memoria necesaria puede ser imprescindible realizar una versión preliminar, aunque sea en pseudo-código, de la aplicación y a partir de ella hacer una estimación de cuánta memoria volátil y no volátil es necesaria y si es conveniente disponer de memoria no volátil modificable.
  38. 38. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Ancho de palabra: el criterio de diseño debe ser seleccionar el microcontrolador de menor ancho de palabra que satisfaga los requerimientos de la aplicación. Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá una reducción en los costes importante, mientras que uno de 8 bits puede ser el más adecuado si el ancho de los datos es de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits, debido a su elevado coste, deben reservarse para aplicaciones que requieran sus altas prestaciones (Entrada/Salida potente o espacio de direccionamiento muy elevado).  LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Ancho de palabra: el criterio de diseño debe ser seleccionar el microcontrolador de menor ancho de palabra que satisfaga los requerimientos de la aplicación. Usar un microcontrolador de 4 bits supondrá una reducción en los costes importante, mientras que uno de 8 bits puede ser el más adecuado si el ancho de los datos es de un byte. Los microcontroladores de 16 y 32 bits, debido a su elevado coste, deben reservarse para aplicaciones que requieran sus altas prestaciones (Entrada/Salida potente o espacio de direccionamiento muy elevado). 
  39. 39. ¿QUÉ MICROCONTROLADOR EMPLEAR?  Diseño de la placa: la selección de un microcontrolador concreto condicionará el diseño de la placa de circuitos. Debe tenerse en cuenta que quizá usar un microcontrolador barato encarezca el resto de componentes del diseño. LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA  Diseño de la placa: la selección de un microcontrolador concreto condicionará el diseño de la placa de circuitos. Debe tenerse en cuenta que quizá usar un microcontrolador barato encarezca el resto de componentes del diseño.
  40. 40. MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS PREGUNTAS / COMENTARIOS LUIS DAVID NARVÁEZ MICROELECTRÓNICA

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