El documento describe el proceso de ejecución de instrucciones por parte de la CPU de un computador. Este proceso consta de dos fases: la fase de búsqueda, en la que la CPU busca y carga la siguiente instrucción a ejecutar; y la fase de ejecución, en la que decodifica e interpreta la instrucción para realizar la operación especificada. El documento también explica los diferentes modos de direccionamiento que puede tener una instrucción para acceder a los operandos sobre los que operará.

1. EJECUCIÓN DE
INSTRUCCIONES(1)
La función básica que realiza un computador es la
ejecución de un programa. Un programa consiste en
un conjunto de instrucciones y datos almacenados en
la unidad de memoria. La CPU es la encargada de
ejecutar las instrucciones especificadas en el
programa.
Miguel Ángel Asensio Hernández
Profesor Técnico de Formación Profesional

2. EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES(2)
La secuencia de operaciones realizadas en la
ejecución de una instrucción constituye lo que
se denomina ciclo de instrucción. Lo más
cómodo es considerar que el procesamiento del
ciclo de instrucción consta de dos fases:
a) Fase de Búsqueda
b) Fase de Ejecución

3. EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES(3)
La culminación de cada una de estas fases
necesita de uno a seis ciclos de reloj.
B Ú S Q U E D A
R e l o j
L e c t u r a d e O p e r a n d o s O p e r a c i ó n
D e c o d i f i c a c i ó n
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
R e p r e s e n t a c i ó n d e l a s f a s e s d e u n a i n s tr u c c i ó n e n f u n c i ó n d e l r e l o j d e l s i s t e m a .

4. Fase de Búsqueda: (1)
Transferir el contenido del Contador de Programa
(CP) al registro de Direcciones (RD).
1.
2.
3.
4.
Pasar a registro de Memoria (RM) el dato almacenado en la
dirección de memoria indicada por RD.
Transferir el dato leído desde el RM al registro
de instrucción (RI).
Incrementar el valor del Contador de Programa para apuntar a la
instrucción siguiente.

5. Esquema básico de un computador didáctico

6. PARTES DEL COMPUTADOR
R E G I S T R O
A C U M U L A D O R
A L U
C O N T R O L
A L U
M E M O R I A
C .P .U .
R E L O J Y S E Ñ A L E S
D E C O N T R O L6 6 ( R E S U L T A D O )
S T O P
8
D I R E C C I Ó N
B U S D E D A T O S
B U S D E D I R E C C I O N E S
D E C O D I F I C A D O R
D E I N S T R U C C I O N E S
C O N T A D O R D E
P R O G R A M A
R E G I S T R O D E
I N S T R U C C I O N E S
C A R G A R A C U M .
4 5
S U M A R
2 1
G U A R D A R
1
2
3
4
5
6
7
8
9

7. Fase de Búsqueda: (2)
M E M O R I A
C P : 3 F 8 h
R I
R M : 1 0 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
R D
1 º
2 º
3 º
4 º
1 0 0 1 1 0 1
D a t o o i n s t r u c c i ó n
D a t o o i n s t r u c c i ó n
I n c r e m e n t o
D i r e c c i ó n d e m e m o r i a
Registro de
Direcciones
Registro de Instrucciones
Registro de Memoria
Registro Contador de Programa
5º Decodificación ...

8. Fase de Ejecución: (3)comprende el conjunto de operaciones
elementales específicas de la instrucción en curso.
5. Decodificación de la Instrucción. Por ejemplo la Instrucción
ADD. (la instrucción es cambiada por su código máquina correspondiente)
6.
C O A D D n O P 1 M D M DC R C RC D C DO P 2 :
I n s t r u c c i ó n
C ó d i g o d e
o p e r a c i ó n .
O p e r a n d o 1
P a r t e d e l a i n s t r u c c i ó n ( o p e r a n d o 2 )
M o d o d e d i r e c c i o n a m i e n t o
C a m p o d e r e g i s t r o
C a m p o d e d i r e c c i ó n : d e s p l a z a m i e n t o o d a t o
Transferencia del campo “CD” de la instrucción en curso ( este
campo contiene la dirección de memoria en la que se encuentra el
operando, y que se encuentra en el registro RI desde que finalizó
la fase de búsqueda), al registro RD. Se inicia, por tanto, un
proceso similar al de la fase de búsqueda, pero en esta ocasión
para buscar en memoria el operando de la instrucción.

9. ...fase de ejecución:
7. Lanzar un ciclo de lectura de memoria que ponga en RM el
operando almacenado en la dirección indicada por RD.
8. Transferencia del dato leído desde el RM al registro intermedio ,Ro2,
del Operador. Paralelamente se puede transferir el otro operando
desde el acumulador, AC, (contenido en él un instante anterior), al
registro intermedio Ro1.
Realizar la operación de SUMA (ADD) y almacenar el resultado
en el AC.
9.

10. modos de direccionamiento.
Consiste en determinar la forma en la que se va ha leer o escribir un dato.
Modos de direccionamiento
INMEDIATO; el dato está en la propia instrucción ( ejemplo: SUMA 7, 3),
en el ejemplo los dos son datos, el resultado es 10.
DIRECTO; en la instrucción está contenida
la dirección de memoria donde se encuentra
el dato (ejemplo: SUMA 7, 01) , 7 es un dato,
01 es una dirección de memoria donde se
encuentra el dato. En la dirección de memoria
01 está contenido el dato, 3; el resultado es:
[7 + (01=3)] = 10.
d i r e c c i ó n
m e m o r i a
0 1
0 2
0 3
0 4
0 5
0 6
0 7
0 8
0 9
1 0
1 1
1 2
1 3
3
0 6
2
4
Nota: no se pueden mezclar dos datos con
direccionamiento directo, es decir: directo-directo.

11. modos de direccionamiento.
RELATIVO A REGISTRO; aclarar primero que existen varios tipos de
registros.
Registro de instrucción RI
Registro de memoria RM
Registro de direcciones RD
Contador de programa CP
(Ejemplo: SUMA 3+CP, 1), en este caso el direccionamiento es relativo a
registro Contador de Programa.
4 CP; 3+4=(dirección de memoria) 07. Si 1 en la instrucción es
dato el resultado es: 4+1= 5.
Como hemos observado, la dirección en la que se encuentra el dato se tiene que
calcular. La dirección del puntero + el desplazamiento indicado en la propia instrucción
Nos lleva al dato.

12. modos de direccionamiento.
INDEXADO o direccionamiento a Registro Base. Un registro índice
contiene una dirección de referencia que actúa como puntero: se emplea
para recorrer estructuras de datos tipo vector o tabla. Su valor se modifica
con frecuencia.
INDIRECTO; la instrucción contiene una dirección de memoria que lleva
a otra dirección de memoria en la que se encuentra el dato.
(ejemplo: 04, 3), en 04 se encuentra 06 y en 06 está el dato: 2. El resultado
es 2+3= 5.

13. Elementos principales de la Unidad de Control
El CP es un registro que contiene la dirección de la siguiente
instrucción que hay que ejecutar.
El RI es un registro que contiene la instrucción que se está
ejecutando en cada momento.
El decodificador se encarga de examinar el código de
operación de la instrucción que se encuentra en el registro de
instrucción para determinar que es lo que hay que hacer.
El secuenciador ordena que se realicen las operaciones
necesarias para ejecutar la instrucción cuyo código de operación
ha examinado el decodificador.

14. formatos de instrucción
tienen varios formatos.
I
I
I
C .O .
C .O .
C .O .
O P . 1
O P . 1
O P .2
M D . C R . D
1 6 b i t s
Código de Operación
Operando 1
dato
Método de direccionamiento
Campo de registro
Tipo de registro Desplazamiento,
dirección o dato
Ejemplo: Relativo a R. base R.I.
(registro de instrucción)
Operando 2

15. Un programa suele estar dividido en dos partes o zonas; una
zona para código y otra para datos. Como ya hemos estudiado,
una instrucción puede contener el dato propiamente dicho o una
dirección de memoria que nos lleve al dato.
Instr. ≡ [ etiqueta: ] Cod. Op. [ operandos ] [ ;
comentario ]
Ejemplo: GUARDAR: SUMA 7,3 ; esto es una suma
Para poder trabajar con una CPU determinada, lo primero que
debemos conocer es la longitud de palabra de sus registros.
Una CPU de 32 bits dispone de los siguientes registros:
Datos; D0, ..........................., D7.
Direcciones; A0, ........................., A6.
Los anteriores son registros de acceso a memoria.

16. Otros registros son:
CP contador de programa,
SR registro de estado,
SP puntero de pila,
.................
M o d e l o f u n c i o n a l d e l s i s t e m a . C o m p u t a d o r b a s a d o e n e l m i c r o p r o c e s a d o r M 6 8 0 0 0 d e M o t o r o l a .
R e g i s t r o s d e
D a t o s
R e g i s t r o s d e
D i r e c c i o n e s
R e g i s t r o s d e
c o n t r o l
C P
S R
S P ( A 7 )
P R O C E S A D O R
0
1
F F E F F F
M E M O R I A
D 0
D 1
D 2
D 3
D 4
D 5
D 6
D 7
A 0
A 1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
P U E R T O S D E E N T R A D A / S A L I D A
F F F 0 0 0 F F F 0 0 2 F F F 0 0 4

17. formatos de palabra.
3 2 b i ts
1 6 b i t s
8 b i t s
F o r m a t o s d e p a l a b r a .
(+) (-)
01
02
03
04
05
Byte más significativo
Byte menos significativo
8 bits
byte (B)
palabra (W)
palabra larga (L)
Si trabajamos con registros de 16 bits y deseamos mover datos con una longitud
de palabra de 32 bits, tendremos que recurrir a posiciones de memoria contiguas:

18. Código de Operación:
Código de Operación:
CÓD. OP. | para formato de 32 bits: L | Sintaxis: [Cód. Op.].[L]
| para formato de 16 bits: W |
| para formato de 8 bits: B |
Ejemplo: instrucción que permite realizar una suma: ADD.W D0, D1
modificadores: algunos modificadores empleados en instrucciones son:
% binario
$ hexadecimal
# direccionamiento inmediato
Ejemplo: MOVE.B #10, D1

19. Representación de la información
En la representación conceptual de una memoria se tiende a emplear
notación hexadecimal, que es más fácil de leer y simplifica muchísimo
la representación de la información. A pesar de todo, esta forma de
escribir las órdenes de un computador resulta también algo engorroso
para el programador, por lo que se emplean códigos nemotécnicos que
ayudan a comprender el significado de cada combinación
hexadecimal.
El lenguaje máquina está íntimamente ligado a la construcción interna
del computador. Los programas escritos en lenguaje máquina sólo son
transportables a otras máquinas de idénticas características.

20. P O S I C I Ó N
D E M E M O R I A
0
1
2
3
4
5
6
7
D I R E C C I Ó N
D E n - b i t s
C O N T E N I D O
D E M E M O R I A
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 1 1 0
0 0 1 0
1 1 0 0
0 0 0 1
1 1 1 0
1 1 1 0
0 0 0 0
0 1 1 0
D I R E C C I Ó N E N
H E X A D E C I M A L
C O N T E N I D O E N
H E X A D E C I M A L
0 H
1 H
2 H
3 H
4 H
5 H
6 H
7 H
6 H
2 H
C H
1 H
E H
E H
0 H
6 H
L a H e s u n s u f i jo q u e i n d ic a n o t a c ió n h e x a d e c i m a l.
R e p r e s e n t a c ió n e n B i n a r io R e p r e s e n t a c ió n e n H e x a d e c i m a l
ejemplo de representación de la información
representación de la información

21. representación de la información
 La representación en hexadecimal se hace con
agrupaciones de 4-bits. Los números en hexadecimal
se escriben con el sufijo H (mayúscula o minúscula)
para indicar el sistema de numeración.
Ej: 6E8.58H
0110 1110 1000 . 0101 1000
6 E 8 5 8
A29.C4H
1010 0010 1001 . 1100 0100
A 2 9 C 4
Esta representación sólo sería válida para registros de 4-bits.

22. Hay que tener presente que en un sistema basado en
microprocesador es habitual registros de 8, 16 y 32 bits.
Por ejemplo: si el registro A de 8-bits contiene la siguiente
secuencia, 1011 0011, se escribiría así; B3H.
O una dirección de 16-bits sería como sigue:
0000 0100 0001 1101, en hexadecimal 041DH.
Ejemplos con nemotécnicos:
Instrucción MOVE.L D0, D1
Tipo de instrucción: transferencia entre registros.Carga el contenido del
registro D0 en el registro D1. Ambos son de 32 bits por lo que supone el
intercambio entre ellos de una palabra larga.
Código:
Binario Hexadecimal Nemotécnico Descripción
0010001000000000 2200 MOVE.L D0, D1 (D0) → (D1)

23. Instrucción NOP
Tipo de instrucción: miscelánea.
Su misión es no realizar ninguna operación. Su único efecto es provocar un
pequeño retardo temporal ya que obliga a mantener funcionando el bucle de
ejecución de instrucciones.
Código:
Binario Hexadecimal Nemotécnico Descripción
0100111001110001 4E71 NOP No operación

24. Para buscar la instrucción que se debe ejecutar a continuación, la unidad
de control mantiene actualizado un registro de propósito especial o
dedicado, el Contador de Programa, CP. El contador de programa es un
registro de operación que siempre mantiene la dirección de la próxima
instrucción a ejecutar.
Cuando el procesador es inicializado la unidad de control coloca el
contador de programa a cero.
La dirección contenida en el contador de programa se coloca en el bus de
direcciones. Para ello, la unidad de control transfiere el contenido del CP
al registro de dirección, RD.
el Contador de Programa

25. Interconexión con los buses y la memoria.
El dato se transfiere al procesador a través del bus de datos y el registro
de instrucción, RI.
M E M O R I A
B . D ir e c c io n e s
B . D a t o s
B . C o n t r o l
D i r e c c i ó n L e c t u r a / e s c r i t u r a
R / W
D a t o s

26. Interconexión con los buses: arquitectura
de bus interno.
B U S I N T E R N O
C O N T A D O R D E P R O G R A M A P U N T E R O D E P I L A
R E G I S T R O T E M P O R A L
B C
D E
H L
R E G I S T R O S D E P R O P Ó S I T O
G E N E R A L .
R E G I S T R O D E
D I R E C C I O N E S
B U S
D E
D I R E C C I O N E S
D E L
S I S T E M A
La primera palabra de una instrucción es el código de operación
para dicha instrucción. El código de operación indica a la unidad
de control las operaciones requeridas para ejecutar la instrucción.
Todos estos son
registros internos,
ubicados en el interior
de la propia CPU.

27. Durante una operación normal, el procesador busca
secuencialmente y ejecuta una instrucción tras otra,
hasta que se procesa una instrucción (HALT) de paro. La
búsqueda y ejecución de una instrucción constituye el
ciclo de instrucción, que representa a su vez una o más
operaciones de acceso a memoria o a dispositivos de
E/S. Cada acceso a memoria requiere un ciclo máquina.
Ciclo máquina.

28. Hay, por ejemplo, siete tipos diferentes de ciclo
máquina en el 8085.
• búsqueda de Cod. Op.
• lectura de MEMORIA
• escritura a MEMORIA
• lectura de E/S
• escritura a E/S
• respuesta a interrupción
• bus inactivo.

29. 1 2
3
BÚSQUEDA EJECUCIÓN
PARO
INSTRUCCIÓN E N PROCES O
EJECUCIÓ N DE UNA
INST RUCC IÓN COM PLETA
INSTRUCCIÓNHALT
REPOSICIÓN
REPOSICIÓN
Ciclos de máquina de un computador
Representación del ciclo máquina.

30. El repertorio de instrucciones
 Todo computador posee un repertorio de instrucciones que
es capaz de ejecutar, constituyendo este, lo que se conoce
como “lenguaje máquina del computador”.
 Estas instrucciones se encuentran codificadas de acuerdo a un
formato específico del computador, y constituyen una opción
más del diseño del mismo.
 En general, el algoritmo de solución de cualquier problema
consiste en varios pasos que deben realizarse en una
secuencia específica. Para implantar tal algoritmo en un
computador, estos pasos se descomponen en pasos más
pequeños, cada uno de los cuales representa una instrucción
del computador. La secuencia de instrucciones resultante es un
programa en lenguaje máquina, que representa al algoritmo en
cuestión.

31. Cada instrucción máquina del computador se ejecuta
realizando una secuencia de operaciones
elementales más rudimentarias. A su vez, cada
operación elemental requiere la activación de un
conjunto de señales de control por parte del
secuenciador de la Unidad de Control. La
activación de dichas señales se efectúa a “golpe” de
reloj.

32. • Unidad de control
La misión fundamental de esta unidad se centra en
recoger las instrucciones que componen un programa,
interpretarlas y controlar su ejecución.
Dado que las instrucciones se encuentran almacenadas
en la unidad de memoria, deberá encargarse en primer
lugar de recibirlas en el orden establecido. En segundo
lugar, deberá identificar de qué instrucción se trata en
cada caso. Por último, tendrá que generar la secuencia
adecuada de órdenes para el resto de elementos que
constituyen el computador, de manera que cada
instrucción se ejecute correctamente.

33. BC
BA
BD
CP
RI
Busde control
Busde direcciones
Busde datos
Registro de estado
Secuenciad or
Dec odificador
Seña les de control
ICP
CCPBA
CRIB D
SBR E
.......
SBR S
OP
CAC
CRM M
....... ..
Reloj ICP CCPB A
CRI BD
C IRCU ITO
DE
C ONTR OL
Con tador de Programa
Registro de Instruc ción
Estructura funcional de la Unidad de Control