Organización del microordenador:
Los componentes básicos de un microordenador son:
1) CPU
2) Memoria de programa
3) Memoria de datos
4) Puertos de salida
5) Puertos de entrada
6) Generador de reloj.
Estos componentes se muestran en la siguiente figura:
Unidad Central de Procesamiento:
La CPU consta de ALU (Unidad Aritmética y Lógica), Unidad de Registro y Unidad de Control. La CPU recupera las instrucciones almacenadas y la palabra de datos de la memoria; también deposita los datos procesados en la memoria.
a) ALU (Unidad Aritmética y Lógica)
Esta sección realiza funciones de cálculo sobre los datos. Estas funciones son operaciones aritméticas como sumas y restas y operaciones lógicas como AND, OR, etc. El resultado se almacena en los registros o en la memoria o se envía a los dispositivos de salida.
b) Unidad de Registro:
Contiene varios registros. Los registros se utilizan principalmente para almacenar datos temporalmente durante la ejecución de un programa. Algunos de los registros son accesibles a los usos a través de instrucciones.
c) Unidad de Control:
Proporciona las señales de control de tiempo necesarias & para todas las operaciones en el microordenador. Controla el flujo de datos entre el p y los periféricos (entrada, salida & memoria). La unidad de control recibe un reloj que determina la velocidad del p.
La CPU tiene tres funciones básicas
1) Busca una palabra de instrucciones almacenada en la memoria.
2) Determina lo que la instrucción le dice que haga. (decodifica la instrucción)
3) Ejecuta la instrucción. La ejecución de la instrucción puede incluir alguna de las siguientes tareas principales.
1. Transferencia de datos de reg. a reg. en la propia CPU.
2. Transferencia de datos entre un reg. de la CPU. & ubicación de memoria especificada.
3. Realización de operaciones aritméticas y lógicas sobre datos de una ubicación de memoria específica o de un registro de la CPU designado.
4. Dirigir a la CPU para que cambie una secuencia de instrucción de obtención, si el procesamiento de los datos creó una condición específica.
5. Realizar la función de mantenimiento dentro de la propia CPU con el fin de establecer la condición deseada en ciertos registros
4) Busca la señal de control, como las interrupciones, y proporciona las respuestas apropiadas.
5) Proporciona los estados, el control y las señales de sincronización que la memoria y la sección de entrada/salida pueden utilizar.
Memoria del programa:
La tarea básica de un sistema de microordenador en asegurar que su CPU ejecuta la secuencia de instrucciones deseada es el programa correctamente. La secuencia de instrucciones se almacena en la memoria de programa en la inicialización- normalmente un encendido y reinicio manual el procesador comienza ejecutando la instrucción en una ubicación predeterminada en
la memoria de programa. Por lo tanto, la primera instrucción del programa debe estar en esta ubicación en el típico sistema básico µp, el programa que se ejecuta es fijo y no cambia. Por lo tanto, los programas µp se almacenan en la ROM, o en la PROM, EPROM o EEPROM. En el kit de entrenamiento, la ROM contiene sólo el programa de monitorización. El programa de usuario no se almacena en ROM porque no necesita ser almacenado permanentemente.
Memoria de datos:
Un microordenador manipula los datos según el algoritmo dado por la instrucción en el programa en la memoria de programa. Estas instrucciones pueden requerir que se almacenen resultados intermedios, el
bloque funcional en el µc tiene la misma reg. interna que también puede utilizarse si está disponible para dicho almacenamiento la memoria de datos externa es necesaria si los requerimientos de almacenamiento son mayores. Aparte del almacenamiento intermedio, la memoria de datos también se puede utilizar para proporcionar los datos que necesita el programa, para almacenar algunos de los resultados del programa. La memoria de datos se utiliza para todos los propósitos de almacenamiento que no sean el almacenamiento del programa. Por lo tanto, deben tener capacidad de escritura en la cabeza RWM o RAM.
Almacena tanto las instrucciones a ejecutar (es decir, el programa) como los datos correspondientes. Suele contener ROM (memoria de lectura). La ROM sólo se puede leer y no se puede escribir en ella y es no volátil, es decir, conserva su contenido cuando se apaga. Una ROM se utiliza normalmente para almacenar instrucciones y datos que no cambian. Por ejemplo,
almacena el programa de monitorización si un microordenador.
Se puede leer o escribir en una RWM. La RWM es volátil, es decir, no conserva su contenido cuando se apaga. Se utiliza para almacenar programas de usuario & datos que son temporales podrían cambiar durante el curso de la ejecución de un programa. Ambas ROM & RWM son RAM (Random access memory). La RWM es respectivamente. Durante una operación de lectura de la memoria, el contenido de la ubicación dirigida no se destruye. Durante una operación de unidad, el contenido original de la ubicación direccionada se destruye.
Ambas ROM & RWM se organizan en palabras, cada una de las cuales tiene una dirección única. La dirección de una palabra es la ubicación de memoria y se coloca entre paréntesis. Por lo tanto, X es una dirección y (X) es el contenido de esa dirección X.
La dirección decodifica tomada una dirección y desde la unidad de control y selecciona la ubicación de memoria adecuada y la obtención de su contenido toma una cierta cantidad de tiempo, este tiempo es el tiempo de acceso de la memoria. El tiempo de acceso afecta a la velocidad del ordenador, los pines, y el ordenador debe obtener la instrucción y los datos de la
memoria. La memoria del ordenador suele ser RAM, por lo que todas las posiciones de la memoria tienen el mismo tiempo de acceso. El ordenador debe esperar shiner de la memoria de la unidad, el rango de tiempo de acceso de memoria típica de varios usos. Secciones de memoria a menudo subdividido en unidades llamadas páginas.
La sección de memoria entera puede implicar millones de cuerdas, cuando una página contiene entre 256 & 4k verrugas. El ordenador puede acceder a una ubicación de memoria disminuyendo primero una página particular y luego accediendo a una ubicación en esa página. La ventaja de la paginación es que el ordenador puede llegar a varias ubicaciones de la misma página con sólo la dirección de la página. El proceso es como describir la dirección de una calle especificando primero el aspecto y luego enumerando los números de la página.
La sección de control transfiere datos hacia o desde la memoria de la siguiente manera.
1. La sección de control lee una dirección a la memoria.
2. La sección de control envía una señal de lectura y escritura a la memoria para indicar, la dirección de la transformación.
3. La sección de control espera hasta que la transferencia se haya completado .Este retardo precede a la transferencia real de datos en el caso de entrada y la sigue en el caso de salida.
Puertos de entrada/salida:
Los puertos de entrada & de salida proporcionan al microordenador la capacidad de comunicarse con el mundo exterior. Los puertos de entrada permiten que los datos pasen del mundo exterior al µc datos que serán utilizados en la manipulación de datos que realiza el microordenador para enviar los datos a los dispositivos de salida El usuario puede introducir instrucciones (es decir, programa) y datos en la memoria a través de dispositivos de entrada como el teclado, o simples interruptores, CRT, dispositivos de disco, cinta o lectores de tarjetas. Los ordenadores también se utilizan para medir y controlar magnitudes físicas como la temperatura, la presión, la velocidad, etc.
Para estos fines, se utilizan transductores para convertir las magnitudes físicas en señales eléctricas proporcionales Se utilizan ordenadores A/D para convertir las señales eléctricas en señales digitales que se envían al ordenador.
El ordenador envía los resultados del cálculo a los dispositivos de salida, por ejemplo, LED, CRT, convertidores D/A, impresoras, etc. Estos dispositivos de E/S permiten al ordenador comunicarse con el mundo exterior Los dispositivos de E/S se denominan periféricos.
Generador de relojes:
Las operaciones dentro del p como en otras partes del c, suelen ser sincrónicas por naturaleza. El generador de reloj genera los periodos de reloj apropiados durante los cuales las ejecuciones de instrucciones son llevadas a cabo por el microprocesador. Esta condición asegura que los eventos en las diferentes rutas de los sistemas puedan proceder de manera sistemática.
Algunos de los microprocesadores tienen un circuito generador de reloj interno para generar una señal de reloj. Estos microprocesadores requieren que se conecte un cristal externo o una red RC en los pines adecuados para decidir la frecuencia de funcionamiento (por ejemplo, el 8085). Algunos microprocesadores requieren un generador de reloj externo (por ejemplo, 8086).Estos microprocesadores también proporcionan una señal de reloj de salida que puede ser utilizada por otros dispositivos en el sistema de microordenadores para su temporización y sincronización.
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