Mejoras de Diseño

Mejoras de DiseñoMaquinas Digitales 2010-03

La idea principal es dividir el procesamiento de cada una de las instrucciones en una serie de pasos totalmente independientes con la tarea de almacenamiento al final

Esta técnica de mejora no siempre es útil en todos los casos.

Pipelined

El tiempo por ciclo es reducido así se puede reducir la rata de instrucciones en la mayoría de los casos

Algunos de los circuitos combinacionales como sumadores o multiplicadores pueden ser mas rápidos aumentando los circuitos

VENTAJAS

Los procesadores que no emplean pipelined ejecutan solo una instrucción a la vez lo que hace de su construcción mas simple y menos costosa.

En la técnica de pipelined nace la necesidad de manejar mas registros dando la posibilidad de aumentar la latencia,

Un procesador sin pipelined es mas sencillo de predecir su comportamiento.

DESVENTAJAS

Microcontroladores

Von Neuman

Harvard

Arquitecturas

Entradas y salidas de propósito general Temporizadores y contadores Conversor análogo a digital (ADC) Puerto serial (UART-USART) Puerto serie sincronico Otros puertos de comunicación (USB,

CAN,Ethernet, puerto paralelo) Comparadores Moduladores de pulso (PWM) Memoria de datos no volatil (EEPROM)

Perisfericos

CISC (complex instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones complejo.

RISC (reduced instruction set computer) Computadoras con un conjunto de instrucciones reducido.

Repertorio de instrucciones

Características:◦ Conjunto de instrucciones muy amplio◦ Instrucciones que permiten realizar operaciones

complejas situados en memoria o en registros◦ Dificulta el paralelismo◦ Ejemplos Z80 e INTEL 51◦ En algunos casos las instrucciones mas complejas

se pasar a instrucciones del tipo RISC, a lo que se le llama microinstrucciones

CISC

Características:◦ Integra características de VAX, Motorola 68020 y

el National 16032◦ Procesador de 32 Bits◦ Puede manejar instrucciones de 16 o 32 bits◦ Maneja 24 bits para direccionar la memoria◦ Instrucciones de formato fijo

RISC

Arquitectura del RIC

Registros de propósito general (RGP)◦ RA, RB, RC, RD, RE, RF (C/U de 32 bits)

Registro Acumulador (AC) (32 Bits) Registro índice (IX) (24 Bits) Apuntador a la pila (SP) (24 Bits) Contador de programa (PC) (24 Bits) Registro de instrucción (IR) (32 Bits) Registro de datos de la memoria (MD) (32

Bits)

Registros

Registro para direccionamiento de memoria (MA) (24 Bits)

Registro de banderas (SR) (8 Bits)◦ Z:(SR{0}) Indica si la operación dio cero◦ C:(SR{1}) Indica si hubo carry◦ O:(SR{2}) Indica si la operación dio overflow◦ N:(SR{3}) Indica si la operación dio un numero

negativo◦ SH:(SR{4}) Indica si la ultima operación fue de

16 bits◦ IE:(SR{5}) Indica si las interrupciones habilitadas

Registros

Priority Registrer (PR) Empleado en el IM3 Indica la prioridad de la interrupción que el procesador esta atendiendo. (3 bits)

Shift Counter (SHC) Empleado en las instrucciones de desplazamiento y rotación. (5 bits)

Mask register (MR) Contiene el modo de interrupción en el cual se encuentra operando el procesador (2 Bits)

Registros

Cuenta con dos entradas de 32 bits Entrada de carry de 1 Bit (proviene del SR) Salida de 32 bits Una linea de carry out

ALU

Interconexión interna entre registros ◦ ABUS◦ BBUS◦ OBUS

Interconexión de la memoria y otros periféricos◦ ADBUS (24 Bits)◦ DBUS (32 Bits) – Bidireccional◦ Líneas de interrupción

Buses

Directo Indirecto Indexado Indexado indirecto Inmediato

Modos de direccionamiento

El procesador permite la selección del modo de interrupción:◦ Modo 1 (IM1): Modo básico, solo existe una línea

de interrupción y solo puede estar conectado un elemento de interrupción.

◦ Modo 2 (IM2): Existe una línea de interrupción y pueden ir varios elementos de interrupción.

◦ Modo 3 (IM3): Existen tres líneas de interrupción y pueden ir hasta 7 periféricos

Modos de interrupción

Una unidad de control microprogramada consiste esencialmente en "microprocesador dentro del microprocesador", y consta de elementos análogos aunque mucho más simplificados:

Conjunto de microinstrucciones utilizadas para especificar el control de una máquina.

Microprogramación

Sistemas de almacenamiento:◦ RAM: que contiene las instrucciones y los datos.◦ ROM: que se encuentra alojada en el controlador,

que contiene las microinstrucciones para ejecutar las instrucciones y que se llama Memoria de Solo Lectura de Control CROM y consiguiente su registro de direcciones se llama Registro de Direcciones de la Memoria de Control CMAR.

Existe además un sumador para permitir el salto de una instrucción a otra.

Microprogramación

Conjunto de valores de las señales de control en una etapa cualquiera de la ejecución de una instrucción.

Puede estar multiplexada.

Microinstrucción

Trabajo de grado para optar por el titulo de ingeniero electrónico «Sistema de apoyo para el aprendizaje de arquitectura de computadores »,Luisa Fernanda García Vargas, Francisco Viveros,2002

http://www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=El_microcontrolador

http://es.wikipedia.org/wiki/Microcontrolador http://www.mcsebas.com.ar/apuntes/arquite

ctura/microprogramacion.pdf

Bibliografía

http://academia.uaa.mx/files/buzones/Terminos_en_Hardware,_Software_y_Firmware/sergio_duron_macias.pdf

Bibliografía