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1. Docente Ing. Marlovio José Sevilla Hernández
mjsevilla007@gmail.com
marlovio.sevilla@fec.uni.edu.ni
Telefono:5710-9009
Arquitectura del microprocesador (Von Newman)
ARQUITECTURA DEL MICROPROCESADOR (VON
NEWMAN)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE ELECTROTECNIA Y COMPUTACION
ARQUITETURA DE MAQUINAS COMUTADORAS I

2. El modelo de Von Neuman
Antes: programar era
conectar cables… (ENIAC)
Hacer programas era mas una
cuestión de ingeniería
electrónica
Cada vez que había que
calcular algo distinto había
que reconectar todo.
Imaginen eso !

3. Lineamientos del modelo Von
Neumann
 Los datos y programas se almacenan en una
misma memoria de lectura-escritura
 Los contenidos de esta memoria se acceden
indicando su posición sin importar su tipo.
 Ejecución en secuencia (salvo que se indique
lo contrario).
 Representación Binaria

4. Estructura de una máquina von
Neumann

5. Características principales
 3 componentes principales:
 CPU:
 Unidad de Control, Unidad aritmético lógica (ALU), Registros
 Memoria principal:
 Almacena programas y datos
 Sistema de Entrada/Salida
 Conecta con el mundo exterior
 Procesamiento secuencial de instrucciones
 Datos binarios
 Un sistema de interconexión
 Conecta la memoria y unidad de control mediante un camino único (ya sea físico o lógico).
 Este camino único fuerza la alternación entre ciclos de lectura y ejecución.
 Por eso se lo suele citar como el cuello de botella de Von Newman

6. CPU
 Unidad de Control (UC)
 Controla todos los componentes
 Interpreta instrucciones
 Decodifica y Ejecuta
instrucciones.
 Transforma instrucciones en
 órdenes a otros componentes
 Puede ser programada por
 hardware (cableada) y
 “microprogramada” (varias
 microinstrucciones por
 instrucción)
 Unidad Aritmético Lógica
(ALU)
 Realiza operaciones
matemáticas
 y lógicas
 Sumas, restas,
multiplicaciones
 Operaciones lógicas: And,
Or, Xor
 Desplazamientos y
rotaciones de datos

8. Registros
Almacenan datos binarios
Acceso rápido
Tamaño fijo
De propósito general
(programas)
Específicos
Acumulador
Program counter
Puntero a memoria
DataPath
Conexionado interno que comunica la UC con las otras
unidades y registros.
Mueve datos entre los diferentes componentes
Controlado por un reloj.

9. Ciclo de instrucción
1. Recuperar la siguiente
instrucción desde
memoria (apuntada por
el program counter) y
luego incrementar el
program counter.
2. Decodificar el patrón de
bits en el registro de
instrucción IR
3. Ejecutar la instrucción
indicada en el registro de
instrucción IR

10. Ciclo de Ejecución
1. UC obtiene la próxima
instrucción de memoria
(usando el registro PC)
2. Se incrementa el PC
3. La instrucción es decodificada
a un lenguaje que entiende la
ALU
4. Obtiene de memoria los
operandos requeridos por la
instrucción
5. La ALU ejecuta y deja los
resultados en registros o en
memoria
6. Volver al paso 1

11. Ciclo de ejecución
La unidad de control levanta la próxima de memoria usando el “contador de
programa” (o RPI) que dice en que dirección esta la próxima instrucción.

12. Ciclo de ejecución
La instrucción es
decodificada a un
lenguaje que
entiende la ALU
(unidad aritmética
lógica).

13. Ciclo de ejecución
Cada operando
requerido para
ejecutar es levantado
de la memoria
principal y ubicado
en registros dentro
de la CPU.

14. Ciclo de ejecución
La ALU ejecuta la
instrucción y
coloca los
resultados en
registros o en
memoria.

15. Tipos de Operaciones
Procesador-memoria
Transferencia de datos entre la CPU y la memoria
Procesador-E/S
Transferencia de datos entre la CPU y un modulo de E/S
Procesamiento de datos
Alguna operación aritmética o lógica sobre los datos
Control
Alteración de la secuencia de operaciones
Ej.: jump

16. Newman:
La IAS

17. IAS: Diagrama

18. Estructura de la IAS
 Registros
 MBR: Memory Buffer
Register
 MAR: Memory Address
Register
 IR: Instruction Register
 IBR: Instruction Buffer
Register
 PC: Program Counter
 AC: Accumulator
 MQ: Multiplier Quotient

19. IAS
Organización de la memoria 1000 x 40 bit words Número
Binariom 2 instrucciónes x 20 bit.
0 1 39
0 8 19 20 28 39
Codop Dirección Codop Dirección
Signo
Palabra número
Palabra instrucción

20. Instrucción
0 8 19
Codop Dirección
Palabra instrucción
• La parte codop (los primeros 8 bits) especifican cuál
instrucción será ejecutada.
• La parte de la dirección (los 12 bits restantes) especifican un
operando (en memoria) que participa de la operación.

21. MBR: Memory
Buffer Register
Contiene una palabra que debe
ser almacenada en la memoria, o
es usado para recibir una palabra
procedente de la memoria.

22. MAR:
Memory Adress
Register
Especifica la dirección en memoria de la
palabra que va a ser escrita o leída en
MBR.

23. Instruction
Register
Contiene los 8 bits del código de
operación de la instrucción que se va
a ejecutar.

24. IBR:
Instruction Buffer Register
Empleado para almacenar
temporalmente la instrucción
contenida en la parte derecha
de una palabra en memoria.
(UC)

25. AC y MQ:
Accumulator y
Multiplier Quotient
Se emplean para almacenar
operandos y resultados de
operaciones de la ALU
temporalmente. Por ejemplo, el
resultado de multiplicar dos
números de 40 bits es un
número de 80 bits; los 40 bits
más significativos se almacenan
en AC y los menos significativos
se almacenan en MQ.
(UC)

26. Diagrama de flujo
parcial de las
operaciones de la
IAS

27. Registros en otras arquitecturas

28. Preguntas e Inquietudes
[Preguntas,
Inquietudes,
Sugerencias
]
 Muchas gracias.