Arquitectura Von Neumann
. En los ordenadores empotrados, la frontera entre el software de aplicación y el de sistema suele ser difusa. Esto refleja el principio subyacente en el diseño integrado de que un sistema debe diseñarse para lograr su objetivo de la manera más simple y directa posible.Procesadores
El procesador es la parte más importante de un ordenador, el componente en torno al cual gira todo lo demás. En esencia, el procesador es la parte informática del ordenador. Un procesador es un dispositivo electrónico capaz de manipular datos (información) de una manera especificada por una secuencia de instrucciones. Las instrucciones también se conocen como opcodes.
A un procesador se le puede ordenar que comience la ejecución en un punto determinado de la memoria, y no tiene forma de saber si la secuencia de números que comienza en ese punto son datos o instrucciones. La instrucción 0x4143 también puede ser datos (el número 0x4143, o los caracteres ASCII “A” y “C”). El procesador no tiene forma de saber qué son datos y qué son instrucciones. Si un número va a ser ejecutado por el procesador, es una instrucción; si va a ser manipulado, son datos.Debido a esta falta de distinción, el procesador es capaz de cambiar sus instrucciones (tratándolas como datos) bajo el control del programa. Y como el procesador no tiene forma de distinguir entre datos e instrucciones, ejecutará ciegamente cualquier cosa que se le dé, sea o no una secuencia de instrucciones con sentido.
Arquitectura de procesadores pdf
Una unidad central de procesamiento (CPU) es el circuito electrónico de un ordenador que ejecuta las instrucciones de un programa informático realizando las operaciones aritméticas, lógicas, de control y de entrada/salida (E/S) básicas especificadas por las instrucciones. [1]
A continuación vemos un diagrama simplificado que describe la arquitectura general de una CPU. Debes ser capaz de esbozar la arquitectura de la unidad central de proceso (CPU) y las funciones de la unidad aritmética lógica (ALU) y la unidad de control (CU) y los registros dentro de la CPU.
Pero en realidad, en pocas palabras, todo se reduce a cuánto cálculo se puede hacer cuando todas las partes de una CPU se juntan en un solo ciclo de reloj. Si realizar la tarea X lleva dos ciclos de reloj en la CPU A y un ciclo de reloj en la CPU B, entonces la CPU B podría ser el mejor procesador incluso si la CPU A tiene una velocidad de reloj superior[4].
Tipos de arquitectura de CPU
El Pentium es un procesador de 32 bits, pero tiene un bus de direcciones de 32 bits y un bus de datos de 64 bits. El bus de datos de este procesador sirve a las cachés en chip, pero no a los registros de 32 bits. Los buses de datos interno y externo se conectan a través de las cachés. La figura 12.1 muestra la arquitectura interna del procesador Pentium, que consta de una caché de código de 8K bytes, una caché de datos de 8K bytes, una memoria intermedia de traducción (TLB), una memoria intermedia de rama (BTB), los canales de enteros U y V, el canal de coma flotante, la ROM de microcódigo y la unidad de control (CU).
Caché de código y de datos Hay cachés de código y de datos separadas, y el tamaño de la línea de caché es de 32 bits, igual que en el procesador 80486. Cada caché está conectada con su propio Translation Look-aside Buffer (TLB). Por lo tanto, la unidad de paginación de la unidad de gestión de memoria (MMU) puede convertir rápidamente las direcciones lineales de código o datos en direcciones físicas. Gracias a las dos cachés separadas, los pre-fetches no pueden entrar en conflicto con los ciclos de acceso a datos.
Branch Trace Buffer (BTB) El BTB se utiliza para almacenar la dirección de destino y la información estadística sobre la operación de bifurcación. De este modo, la predicción de bifurcaciones es capaz de predecir las bifurcaciones y hacer que el Pentium utilice la dirección de destino más probable para la obtención de instrucciones. La congelación de la tubería causada por el vaciado de la tubería y las operaciones de búsqueda subsiguientes se reducen y la ejecución del programa se acelera.
Arquitectura del núcleo de la CPU
El microprocesador 8085 es un microprocesador de propósito general de 8 bits capaz de direccionar 64k de memoria. Este procesador tiene cuarenta pines, requiere una fuente de alimentación única de +5 V y un reloj monofásico de 3 MHz.
Los flags son programables. Se pueden utilizar para almacenar y transferir los datos de los registros mediante instrucciones. La ALU incluye cinco flip-flops que se activan y desactivan según el estado de los datos en el acumulador y otros registros.
Esta unidad es responsable de sincronizar el funcionamiento del microprocesador según el pulso del reloj y de generar las señales de control necesarias para una comunicación fluida entre el microprocesador y los dispositivos periféricos. Las señales de barra RD y barra WR son impulsos síncronos que indican si hay datos disponibles en el bus de datos o no. La unidad de control se encarga de controlar el flujo de datos entre el microprocesador, la memoria y los dispositivos periféricos.
Cada instrucción está representada por una secuencia de bits dentro del ordenador. La instrucción se divide en un grupo de bits denominado campo. La forma en que se expresa la instrucción se conoce como formato de instrucción. Suele representarse en forma de caja rectangular. El formato de instrucción puede ser de los siguientes tipos.