Los procedimientos que se desea que una computadora realice deberán ser indicados a través de un programa.
Programa es una secuencia de instrucciones, organizadas de forma tal, que su ejecución por la computadora producirá el procedimiento deseado.
Los programas y los datos se almacenarán en la memoria ppal de la máquina.
La Unidad Central de Proceso (CPU) agrupa una seria de componentes siendo los mas importantes la Unidad de Control y la Unidad Aritmético-Lógica.
La Unidad aritmético-lógica (UAL), también denominada Unidad de Cálculo, será la encargada de efectuar el conjunto de operaciones aritméticas y lógicas con que estará dotada la computadora, es decir que tendrá la función de realizar los procesos que se le ordenen a la máquina.
La Unidad de Control (UC) tendrá la función de extraer, interpretar, ejecutar y controlar, una a una, las instrucciones de un programa.
La UC estará compuesta por varios elementos, entre ellos los Registros.
Se denomina registro al dispositivo capaz de almacenar temporalmente cierta cantidad de información, concebido normalmente para facilitar operaciones de transferencia, aritméticas o lógicas.
Los registros estarán básicamente constituidos por el agrupamiento en paralelo de varias celdas individuales de memoria (celdas similares a las de las memorias ram de lectura/escritura) de forma tal que por ejemplo 1 byte podrá ser extraído de la memoria ppal y transferido a un registro, en donde quedará una copia de la información a fin de que esta pueda ser procesada posteriormente.
La longitud de cada registro estará definida por la función que este cumpla dentro del sistema.
ESQUEMA GENERAL DE UNA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
A continuación se representará, mediante un diagrama de bloques, el esquema general de una unidad central de proceso.
El diagrama ha sido muy simplificado en todos sus componentes a efectos de facilitar la comprensión de sus elementos básicos y entender mejor su funcionalidad.
En el esquema precedente, para su mayor simplificación, no se ha incluido la interconexión total entre los distintos componentes.
La interconexión se realizará por medio de buses, que constituirán el ppal elemento de comunicación dentro del sistema.
Los buses están formados por conjuntos paralelos de líneas (cables o trazas de circuitos impresos) que recorren todo el sistema llevando información.
Se necesitarán todas las líneas de un bus para tener la información completa; en consecuencia todas las líneas de un mismo bus deberán ir siempre juntas.
En general, se clasificarán de acuerdo al tipo de información completa; los mas comunes serán los buses de dirección, de datos, de control, de estado y de entrada/salida.
FUNCION DE LOS DIFERENTES COMPONENTES:
A continuación se indicará la función de los diferentes componentes detallados en el esquema general:
REGISTRO CP: Denominado Contador de Programa (Program computer) es un registro es un registro cuyo contenido será un valor numérico que indicará la locación de memoria que contendrá la próxima instrucción a ser ejecutada, es decir, direcciona a la próxima instrucción.
REGISTR IP: Denominado registro de instrucción presente, es un registro cuyo contenido será la instrucción que esta siendo ejecutada. Será el lugar de la cpu donde resida físicamente una instrucción para que ser “entendida” y “obedecida”
REGISTRO ACC: Denominado Registro Acumulador. No siempre existirá. Cuando exista su función será la de ser primer operando y lugar donde se almacenará el resultado de las operaciones aritméticas, por lo que trabajara en combinación directa con la Unidad Aritmético Lógica (UAL). Habrá máquinas que podrán tener más de un Registro Acumulador.
REGISTRO RAUX: Denominados Registros Auxiliares o de propósitos generales, estarán integrados en una pequeña memoria en la cual se almacenarán registros especiales y de propósitos generales, cuyo número y propósito variará con cada máquina.
El acceso a estos registros será mucho mas veloz que a la memoria ppal. Normalmente estarán constituidos por un conjunto de 10 a 20 registros.
Hay máquinas que no disponen de un componente específico, registros auxiliares, sino que reservan una pequeña área de memoria ppal a efectos de cumplir con la misma función.
DECODIFICADORES DE INSTRUCCIONES - DI: El decodificador de instrucciones estará compuesto por un gran conjunto de circuitos electrónicos que interpretara la orden a realizar y generará las señales electrónicas para que la misma se cumpla.
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIÓN
El desarrollo de la ejecución de una instrucción se encuentra dividida en dos etapas:
1. búsqueda de la instrucción
2. ejecución de la instrucción
1. Búsqueda de la instrucción: Cuando se inicia la ejecución del programa, el contador de programa contendrá el valor de la locación de memoria correspondiente a la primera instrucción del programa (que no necesariamente deberá ser la número 0)
El registro de instrucción presente será diseccionado a la locación de memoria que le indique el contador de programa
Cuando el registro presente lea la locación indicada, el contador de programa será incrementado en 1, con lo que pasará a contener el valor de la locación de memoria correspondiente a la segunda instrucción del programa.
Con la copia, por parte del registro de instrucción presente, el contenido de la locación de memoria indicada por el contador de programa, finaliza la etapa de búsqueda de la instrucción.
2. Ejecución de la instrucción: El registro de instrucción presente enviará su contenido al decodificador de instrucciones.
Los circuitos asociados al decodificador de instrucciones analizarán el contenido recibido, a fin de determinar de qué tipo de instrucción se trata.
Durante la ejecución de la instrucción ocurrirán una serie de transferencias y operaciones que estarán en correspondencia con el tipo de instrucción.
Para cada tipo de instrucción, del juego (Set) de instrucciones de la máquina, habrá ciclos de ejecución diferentes.
Finalizada la ejecución, se enviarán las señales correspondientes para el inicio de la etapa de búsqueda de la próxima instrucción del programa.
Mario D. Albarracín, Eduardo Alcalde Lancharro, Miguel Garcia Lopez . Introducción a la informática. Buenos Aires : McGraw-Hill, 1996
