lectura 2 la CPU, instrucción de recuperar y ejecutar

lectura 2 la CPU, instrucción de recuperar y ejecutar

1. lectura 1

   • separación de los datos
     • ayudó a simplificar la definición y el diseño de los circuitos secuenciales
       • la memoria principal y la celebración de datos sin formato
         • podría contener los datos del programa

2. 2.1:una arquitectura estándar BOG

   • La CPU contiene
     • un numero de registros, que algunos caen en el lado de la dirección y otros en el lado de los datos
     • una unidad de lógica aritmética
     • la unidad o sección de control
     • conexiones a la memoria por dos buses, de dirección unidireccional y el de datos bidireccional.
     • buses internos o vías de datos que permite que la salida de un registro se conecte a la entrada de otro.

3. 2.1.1 Registros de CPU

   • MAR: El registro de direcciones de memoria se utiliza para almacenar la dirección para acceder a la memoria.
   • MBR: El registro de búfer de memoria almacena la información que se envía o recibe de la memoria a lo largo del bus de datos bidireccional.
   • AC el acumulador se utiliza para almacenar los datos que está siendo trabajado encendido por el ALU, y es el registro dominante en la sección de datos de la CPU. La memoria no puede acceder el AC directamente; ELMBR es un intermediario
   • PC conectado al bus de direcciones interno, el contador de programa contiene la dirección en memoria de la siguiente instrucción del programa. No se conecta directamente a la memoria, pero debe ir a través del MAR. El PC es especial ya que es un registro y un contador.
   • IR cuando se lee la memoria, los datos se van primero al MBR. Si los datos son una instrucción, se traslada al registro de instrucciones.
     • IR(OpCode) los bits más significativos de la instrucción conforman el código de operación. Esto la parte genuina de la instrucción de la instrucción , que dice la CPU qué hacer. La instrucción en IR(OpCode) es descodificada y ejecutada por la unidad de control, CU.
     • IR(dirección) los bits menos significativos de la instrucción son realmente datos. Se trasladan a IR (dirección). Como el nombre sugiere que generalmente forman la totalidad o parte de una dirección para su uso posterior en el MAR. (Sin embargo, en el direccionamiento inmediato se envían al AC.)
   • SP el puntero de pila está conectado al bus de direcciones interno y se utiliza para contener la dirección de un fragmento especial de memoria principal utilizado para el almacenamiento temporal durante la ejecución del programa.
   • Todos los registros son tipos D activados por el borde, usaremos dispositivos activados por el borde descendente. Para todos sus nombres de fantasía, los registros no comprenden más que una fila de pestillos DType que comparten una entrada de reloj común que proporciona almacenamiento temporal en la CPU.

4. 2.1.2 Unidades en la CPU

   • CU la unidad de control es responsable de la temporización y ejecución de las diversas transferencias de registro requeridas para cumplir con una instrucción mantenida en el IR. Tiene una serie de líneas de control que salen de ella, que transmiten los niveles de CSL y CSP y pulsos a los diversos registros y unidades lógicas.
   • ALU la unidad de lógica aritmética es responsable de las operaciones de bits en los datos mantenidos en el AC y MBR y para almacenar los resultados. Contiene adders aritméticos, lógicos y-ERS y OR-ERS, y así sucesivamente. Un requisito especial en nuestra arquitectura es una "operación nula" o "no-OP" que simplemente permite que la salida del AC aparezca en la salida de la ALU.
   • SR estrechamente asociado con el ALU es el registro de estado o palabra de control de condición o palabra de estado

5. 2.1.3 Buses, Registros y anchos

   • Los autobuses llevan palabras de información que son muchos bits de ancho, y en los diagramas de un autobús se indica ya sea por una línea ancha, o por una sola línea con un guión a través de ella a menudo acompañado por el ancho del autobús en bits.
     • Datos: los microcontroladores tienen anchos de bus de datos de 4 bits, 8 bits, 16 bits y 32 bits, mientras que los PCs más avanzados utilizan 64bits. En estas conferencias asumiremos que la "anchura de la memoria" es 16bits o 2Bytes. Esto significa que cada ubicación puede almacenar 2Bytes. También supondremos que el bus de datos es de 16 bits de ancho, y los registros MBR y AC en el lado de datos de la CPU son por lo tanto también 16bits de ancho. El ALU también tiene 16 bits de ancho.
     • Dirección: el bus de direcciones no tiene que ser del mismo ancho que el bus de datos. El ancho de las CPU a lo largo del tiempo ha aumentado en el paso con la tecnología de memoria contemporánea, con el Intel 8086 (desde 1979) que tiene n = 20 líneas de dirección a los procesadores actuales que tienen n = 36 − 40.
       • los microcontroladores tienden a tener una menor cantidad de memoria, ya que no están diseñados para multitarea
       • El IR es especial. La parte IR (OpCode) debe ser lo suficientemente ancha como para tomar el código OpCode más grande. La parte IR (dirección) tiene que tener el mismo ancho que el bus de dirección, 24bits.

6. 2.1.4 Introducción a la memoria principal

   • La memoria incluirá en su mayoría memoria de acceso aleatorio (RAM) con alguna memoria de sólo lectura adicional (ROM) para ayudar a la máquina a arrancar. La memoria principal no reside en el chip de la CPU, pero se encuentra en la placa base y está conectado a la CPU a través de un bus — de hecho dos (o tres) buses, el bus de datos andaddressbus (andalsoacontrolbus, que lleva pulsos de temporización y el nivel para indicar escritura o lectura).
   • El bus de direcciones se ha elegido para tener 24 bits de ancho, por lo que el espacio de direcciones es de 0X0 a 224 − 1 o 0xFFFFFF en hex. El bus de datos tiene 16 bits de ancho, por lo que el ancho del contenido es de 16 bits.
   • La memoria principal es efectivamente sólo una gran pila de registros, cada uno con su propia dirección. Para leer o escribir desde la memoria, las transferencias de registro se escriben como
     • MBR ← (MAR) leer de memoria (MAR)← MBR escribir en la memoria; MAR significa el registro de memoria cuya dirección es dada por el MAR. Se dice que el MAR apunta a la ubicación de la memoria

7. 2.2 El ciclo de recuperación, decodificación y ejecución

   • Recupere la siguiente instrucción de la memoria en el registro de instrucciones.
   • DESCODIFIQUE la instrucción (es decir, averigüe cuál es)
   • ejecute la instrucción.
   • La obtención y la ejecución de una instrucción simplemente requieren la sección de control de la CPU para emitir niveles y pulsos que establecen vías y transferencias de registro de incendios para que • los datos se mueven de la memoria a los registros, y entre los registros • los datos se pasan (a veces) a través el ALU, y • los datos se rellenan de nuevo en la memoria