Fundamentos básicos sobre CPU

1. República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la
Educación.
I.U.P. “Santiago Mariño”
Escuela de Ingeniería Industrial
Sistemas Digitales II
Nombre:
Ángel Madrid
27.260.314
#44
Unidad de procesamiento
Diciembre, 2020

2. CPU
Conocido por el Acrónimo en inglés de central
processing unit (CPU), o simplemente
el procesador o microprocesador, es el
componente en un ordenador, que interpreta
las instrucciones y procesa los datos contenidos
en los programas de la computadora.
Es el componente más importante
del mismo. Se encarga,
principalmente y como indica su
nombre, de procesar cualquier tipo
de información y de ofrecer
aquellos puertos que son
completamente necesarios para que
se puedan conectar periféricos al
mismo.
está formada por una serie de
componentes que unidos hacen que
el ordenador funcione
correctamente. Estas microunidades
son la unidad aritmético-
lógica (UAL) y la unidad de
control (UC). La unión de ambas es
lo que se conoce como
microprocesador, un procesador (o,
mejor dicho, un conjunto de
decenas de procesadores) de
dimensiones reducidas.
Se trata de un dispositivo que
interpreta una serie de
instrucciones que están
contenidas dentro de un
programa, o bien, que se
definen en las entradas e inician
la ejecución del proceso de los
datos.

3. Conceptos fundamentales
Memory Address Register (MAR), Registro de Direcciones de Memoria, es un registro específico de alta
velocidad, integrado en el microprocesador. Este registro contiene la dirección del dato que se quiere leer o
escribir. El registro está conectado con el bus de direcciones, y su contenido se refleja en este bus.
El número de direcciones que se pueden direccionar con una CPU depende del tamaño del MAR. Si el
MAR tiene n bits de tamaño entonces se podrán direccionar un máximo de 2n palabras
Los dos registros principales relacionados con el
acceso a las instrucciones son:
Program counter (PC): registro contador del
programa, contiene la dirección de la instrucción
siguiente que hay que leer de la memoria.
Instruction register (IR): registro de instrucción,
contiene la instrucción que hay que ejecutar.
Registro de Datos de Memoria (MDR) es
un registro específico de alta velocidad y
poca capacidad, integrado en
el microprocesador. El registro está
conectado al bus de datos y a través de
él, el CPU lee o escribe un dato a dicho
bus, que a continuación llegará a la
memoria o a un puerto de entrada/salida.

4. Ejecución de instrucción completa
Buscar la instrucción en la memoria principal
Se vuelca el valor del contador de programa
sobre el bus de direcciones. Entonces la CPU
pasa la instrucción de la memoria principal a
través del bus de datos al Registro de
Dirección de Memoria (MAR). A
continuación el valor del MAR es colocado
en el Registro de Instrucción Actual (CIR), un
circuito que guarda la instrucción
temporalmente de manera que pueda ser
decodificada y ejecutada.
1
Decodificar la instrucción principal
El decodificador de instrucción interpreta e implementa
la instrucción. El registro de instrucción (IR) mantiene la
instrucción en curso mientras el contador de programa
(PC, program counter) guarda la dirección de
memoria de la siguiente instrucción a ser ejecutada.
- Recogida de datos desde la memoria principal
- Se accede al banco de registros por los operandos (solo
si es necesario)
- Se calcula el valor del operando inmediato
con extensión de signo (solo si es necesario)
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Ejecutar la instrucción
A partir del registro de instrucción, los datos
que forman la instrucción son decodificados
por la unidad de control. Ésta interpreta la
información como una secuencia de señales
de control que son enviadas a las unidades
funcionales relevantes de la CPU para
realizar la operación requerida por la
instrucción poder terminarla y seguir así.
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Ejecutar la instrucción
A partir del registro de instrucción, los datos
que forman la instrucción son decodificados por
la unidad de control. Ésta interpreta la
información como una secuencia de señales de
control que son enviadas a las unidades
funcionales relevantes de la CPU para realizar la
operación requerida por la instrucción poder
terminarla y seguir así.
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5. Secuencia de señales de control
Para este punto se adjuntan las siguientes imágenes como modelo
explicativo de la secuencia