PDF de programación - Unidad 1 - Sistemas Digitales Basados en Microprocesador

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Unidad 1

Sistemas Digitales Basados en

Microprocesador

SISTEMAS BASADOS EN MICROPROCESADORES

Grado en Ingeniería Informática

EPS - UAM

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Índice

1. Sistemas digitales basados en microprocesador.

1.1. Arquitectura básica de un sistema digital basado

en microprocesador.
1.2
Arquitectura básica de un microprocesador.
1.3. Funcionamiento de un sistema basado en

microprocesador.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (I)

CLK

RST

PERIFÉRICOS



B
u
s
d
e
D
i
r
e
c
c
o
n
e
s

i



B
u
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D
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o
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CPU

FA



B
u
s
d
e
C
o
n
t
r
o



l

MEMORIA

LOG.

SELECCIÓN

PUERTOS

E/S

SISTEMA DIGITAL (COMPUTADOR)

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (II)

CPU o MICROPROCESADOR

Dispositivo que ejecuta programas.
Interactúa con demás dispositivos (puertos E/S y
periféricos, memoria) del sistema según indique el
programa.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (III)

MEMORIA

Dispositivo que almacena instrucciones en código
máquina del programa y sus datos relacionados.
Memoria no volátil (ROM) para el programa.
Memoria volátil (RAM) para variables y pila.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (IV)

PUERTOS de E/S

Conjunto muy variado de dispositivos que facilitan la
conexión de periféricos (teclado, monitor, impresora,
etc.) al sistema digital.
En algunos casos se conocen como controladores.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (V)

BUSES del SISTEMA

Conjunto de conexiones por donde viajan los datos
entre la CPU y los dispositivos del sistema (MEMORIA
y PUERTOS E/S).

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (VI)

Elementos secundarios

RELOJ (CLK): Circuito que genera la señal de reloj
necesaria para la CPU (circuito secuencial) y otros
dispositivos (puertos) que necesitan temporizar,
sincronizar, etc.

(1)

1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (VII)

Elementos secundarios

RESET (RST): Circuito que genera un pulso que la
CPU y otros dispositivos entienden como una petición de
reinicio.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (VIII)

Elementos secundarios

FUENTE DE ALIMENTACIÓN (FA): Circuito que
genera las tensiones (Voltios) necesarias para la
alimentación de los circuitos electrónicos del sistema.

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1.1 Arquitectura básica de un sistema digital

basado en microprocesador (IX)

Elementos secundarios

LÓGICA DE SELECCIÓN: Circuito combinacional
simple (puertas, PLD, etc.) que activa/desactiva los
dispositivos del sistema según las direcciones
asignadas en el mapa de memoria (*).

(*) En sistemas con MAPEO

DE E/S EN MEMORIA

(1) 1.2 Arquitectura básica de un microprocesador

(U. DE CONTROL)

(U. ARITMÉTICO-LÓGICA)

CONTADOR DE
PROGRAMA (PC)

REGISTRO DE

INSTRUCCIÓN (IR)

PUNTERO DE
LA PILA (SP)

REGISTRO DE ESTADO

(STATUS o SR)

CIRCUITOS DE CONTROL

(SECUENCIADOR)

REGISTROS DE DATOS

REGISTROS DE
DIRECCIONES

ALU

CPU CON ARQUITECTURA VON NEUMANN

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1.3 Funcionamiento de un sistema basado en

microprocesador (I)

Programa de aplicación reside en memoria (código
máquina)

La CPU lee secuencialmente (máquina de estados) las
instrucciones del programa al ejecutarlo y las interpreta
internamente traduciéndolas en microórdenes.

En función de la instrucción ejecutada, la CPU puede:

Transferir datos a los puertos de E/S o a la memoria.
Ejecutar sentencias de control internamente.
Realizar operaciones aritméticas y lógicas.
Manipular algunos parámetros internos a través de
registros del sistema.

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1.3 Funcionamiento de un sistema basado en

microprocesador (II)

PROGRAMAS DEL USUARIO Y

OTRAS APLIACIONES

LIBRERÍAS E INTERFACES DE APLICACIÓN

(APIs)

SISTEMA OPERATIVO

(MONITOR, DOS, WINDOWS, LINUX)

RUTINAS BAJO NIVEL

(BIOS)

HARDWARE