PDF de programación - TEMA 1 - INTRODUCCIÓN - 2º CURSO INGENIERÍA TÉCNICA EN INFORMÁTICA DE GESTIÓN

ARQUITECTURAS DE
COMPUTADORES

2º CURSO INGENIERÍA TÉCNICA
EN INFORMÁTICA DE GESTIÓN
EN INFORMÁTICA DE GESTIÓN

TEMA 1 - INTRODUCCIÓN

JOSÉ GARCÍA RODRÍGUEZ
JOSÉ ANTONIO SERRA PÉREZ

Tema 1.MaNoTaS

1

Definiciones (I)

Descripción

 Un computador es:

 Un sistema electrónico complejo, que

posee una enorme cantidad de
posee una enorme cantidad de
dispositivos electrónicos básicos

 Un sistema jerárquico complejo

Tema 1.MaNoTaS

2

Definiciones (II)

Descripción

• Podemos definir:

– estructura como el modo en que los

componentes están interrelacionados
componentes están interrelacionados

– función como la operación de cada
componente individual como parte de
la estructura.

Tema 1.MaNoTaS

3

Funciones (I)

Descripción

• Funciones básicas del computador:

– Procesamiento de datos

– Almacenamiento de datos

– Transferencia de datos
– Transferencia de datos

– Control

Tema 1.MaNoTaS

4

Funciones (II)

Bloques

Entrada/salida

de datos
de datos

Transferencia
Transferencia

de datos

Control
Control

Procesamiento

de datos

Almacena.

de datos

Tema 1.MaNoTaS

5

Estructuras (I)

Descripción

• Estructuras básicas del computador:

– Unidad de Procesamiento Central

– Memoria Principal

– Unidad de E/S
– Unidad de E/S

– Ruta de datos

Tema 1.MaNoTaS

6

Estructuras (II)

Bloques

COMPUTADOR

CPU

Ruta de

datos

Memoria

E/S

Tema 1.MaNoTaS

7

Estructuras (III)

Bloques

C.P.U.

Ruta de
Datos de

la U.C.

U.C.

A.L.U.

Registros

Tema 1.MaNoTaS

8

Máquina de von Neumann (I)

Premisas

• Se basa en tres conceptos:

– Existencia de una única memoria de

lectura/escritura

– Acceso a la memoria indicando su
– Acceso a la memoria indicando su

dirección.

– Ejecución del programa continua.

Tema 1.MaNoTaS

9

Máquina de von Neumann (II)

Bloques

U.C

MEMORIA

A.L.U.

E/S

C.P.U.

Tema 1.MaNoTaS

10

MaNoTaS (I)

Descripción

• Recursos de MaNoTaS

– ALU capaz de realizar operaciones A/L.

– Memoria de 64Kbytes.

– Repertorio de instrucciones reducido.
– Repertorio de instrucciones reducido.

– Cuatro modos de direccionamiento.

– Un banco de registros.

– Registro de estado (Z,C,O,I)

Tema 1.MaNoTaS

11

MaNoTaS. (II)

Memoria

• Capacidad 64Kbytes

– 16 líneas para direcciones

– 8 líneas para datos

• Dos caminos para la información
• Dos caminos para la información

– Bidireccional para los datos

– Unidireccional para las instrucciones

Tema 1.MaNoTaS

12

MaNoTaS. (III)

Memoria

B. DIRECCIONES

16
16

MEMORIA

64Kx8
64Kx8

8

B. DATOS

Tema 1.MaNoTaS

13

MaNoTaS. (IV)

Modos

Direcciona.

• Posee 4 modos de direccionamiento

– Inmediato.

– Directo a memoria.

– Directo a registro.
– Directo a registro.

– Indirecto a registro

Tema 1.MaNoTaS

14

MaNoTaS. (V)

Modos

Direcciona.

• Inmediato.

Después del código de operación se encuentra el dato. Constan de 2
bytes, uno para el código de operación y otro para el dato.

• Directo a memoria.

El operando se define mediante la dirección de la memoria donde se
almacena. Constan de 3 bytes uno para el código de operación y dos para
almacena. Constan de 3 bytes uno para el código de operación y dos para
la dirección.

• Directo a registro.

El operando se encuentra en el registro especificado. Constan de 1 byte

• Indirecto a registro.

El operando se encuentra en la dirección dada por el registro especificado.
Constan de 1 byte

Tema 1.MaNoTaS

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Repertorio
Instrucciones

MaNoTaS. (VI)

Transferencia

LDA dir
STA dir
LDAX
STAX
LFA
SFA
MOV r1,r2
MVI dato8,r1
MVIL nom_eti,r1
MVIH nom_eti,r1
MVIH nom_eti,r1
PUSH r1
POP r1
PUSHF
POPF

Aritméticas
ADD r1
ADI dato
INR r1
DER r1
SUB r1
SUI dato
CMP r1
CPI dato

Lógicas

Control

E/S

IN #n
OUT #n

ANA r1
ANI dato
ORA r1
ORI dato
XRA r1
XRI dato
CMA

JMP dir
JZ dir
JO dir
JC dir
CALL dir
RET
INT #n
IRET
CLI
STI
STI
NOP

Tema 1.MaNoTaS

16

MaNoTaS. (VII)

Descripción
Instrucciones

• Transferencia.

– LDA dir

– STA dir

– LDAX

– STAX
– STAX

A ← M(dir)

M(dir) ← A

A ← M(D-E)

M(D-E) ← A
M(D-E) ← A

– MOV r1,r2

r2 ← r1

– MVI dato,r1

r1 ← dato

Tema 1.MaNoTaS

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MaNoTaS. (VIII)

Descripción
Instrucciones

• Aritméticas.

– ADD r1

– ADI dato

– INR r1

– SUB r1
– SUB r1

– SUI dato

– CMP r1

A ← A+r1

A ← A + dato

r1 ← r1 + 1

A ← A – r1
A ← A – r1

A ← A – dato

A – r1 si A=r1 entonces FZ=1

si A < r1 ⇒ FC=1

– CPI dato

A – dato si A=dato entonces FZ=1

si A < dato ⇒FC=1

Tema 1.MaNoTaS

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MaNoTaS. (IX)

Descripción
Instrucciones

• Lógicas.

– ANA r1

– ANI dato

– ORA r1

– ORI dato
– ORI dato

– XRA r1

– XRI dato

– CMA

A ← A and r1

A ← A and dato

A ← A or r1

A ← A or dato
A ← A or dato

A ← A ⊕ r1

A ← A ⊕ dato

A ← C1(A)

• Manejo de señalizadores.

– LFA

– SFA

A ← señalizadores

señalizadores ← A

Tema 1.MaNoTaS

19

MaNoTaS. (X)

Descripción
Instrucciones

• Rotura de la secuencia de programa.

– JMP dir

PC ← dir

– JZ dir

– JC dir

– JO dir
– JO dir

– CALL dir

–

– RET

–

– IRET

–

si FZ=1; PC ← dir

si FC=1; PC ← dir

si FO=1; PC ← dir
si FO=1; PC ← dir
M(SP) ← PCL; SP ← SP+1
M(SP) ← PCH; SP ← SP+1 PC ← dir
SP ← SP – 1; PCH
SP ← SP – 1 PCL
SP ← SP – 1; PCH
SP ← SP – 1; PCL

← M(SP); I← 1

← M(SP);

← M(SP)

← M(SP)

Tema 1.MaNoTaS

20

MaNoTaS. (X)

Codificación
Instrucciones

• De un byte

MOV A, A 44h

MOV A, B 40h

MOV A, C 41h

MOV A, D 42h

MOV A, C 43h

MOV D, A 02h

MOV D, B 06h

MOV D, C 0Ah

MOV D, D 0Eh

MOV D, E 12h

MOV B, A 00h

MOV B, B 04h

MOV B, C 08h

MOV B, D 0Ch

MOV B, E 10h

MOV E, A 03h

MOV E, B 07h

MOV E, C 0Bh

MOV E, D 0Eh

MOV E, E 13h

MOV C, A 01h

MOV C, B 05h

MOV C, C 09h

MOV C, D 0Dh

MOV C, E 11h

Tema 1.MaNoTaS

21

Codificación
Instrucciones

• De un byte
LDAX

B0h

STI

CLI

AAh

ABh

ADD A

ADD B

ADD C

ADD F

ADD E

INR A

INR B

INR C

INR D

INR E

45h

30h

31h

32h

33h

4Bh

2Ch

2Dh

2Eh

2Fh

MaNoTaS. (XI)

STAX

LFA

SFA

SUB A

SUB B

SUB C

SUB D

SUB E

DER A

DER B

DER C

DER D

DER E

90h

81h

82h

46h

18h

19h

1Ah

1Bh

A0h

A1h

A2h

A3h

A4h

CMP A

CMP B

CMP C

CMP D

CMP E

47h

1Ch

1Dh

1Eh

1Fh

CMA

80h

Tema 1.MaNoTaS

22

MaNoTaS. (XII)

Codificación
Instrucciones

• De un byte

ANA A

ANA B

ANA C

ANA D

ANA E

48h

20h

21h

22h

23h

PUSH A 55h

PUSH B 56h

PUSH C 57h

PUSH D 58h

PUSH E 59h

ORA A

ORA B

ORA C

ORA D

ORA E

POP A

POP B

POP C

POP D

POP E

49h

24h

25h

26h

27h

5Ah

5Bh

5Ch

5Dh

5Eh

XRA A

XRA B

XRA C

XRA D

XRA E

PUSHF

POPF

RET

IRET

NOP

4Ah

28h

29h

2Ah

2Bh

50h

51h

7Bh

7Ch

FFh

Tema 1.MaNoTaS

23

MaNoTaS. (XIII)

Codificación
Instrucciones

• De dos bytes

MVI dato, B

MVI dato, D

ADI dato

CPI dato

60h dato

62h dato

35h dato

37h dato

MVI dato, A

MVI dato, C

MVI dato, E

SUI dato

ANI dato

ORI dato

XRI dato

INT #n
IN #n

OUT #n

64h dato

61h dato

63h dato

36h dato

68h dato

69h dato

6Ah dato

54h numInterrupción
52h numPuerto

53h numPuerto

Tema 1.MaNoTaS

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MaNoTaS. (XIV)

Codificación
Instrucciones

• De tres bytes

MVI dato, SP

LDA dir

STA dir

JMP dir

JZ dir

JC dir

JO dir

65h dL dH

70h dL dH

71h dL dH

74h dL dH

72h dL dH

73h dL dH

75h dL dH

CALL dir

7Ah dL dH

Tema 1.MaNoTaS

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MaNoTaS. (XV)

A.L.U.

• Realiza las operaciones

– Suma, resta, comparación

– And, Or, Xor, Not, Incrementa y Decrementa

• El registro de estado tiene.

– Cero (Z). Se pone a 1 cuando el resultado de la última

operación realizada en la A.L.U. ha sido cero

– Acarreo (C). Se pone a 1 cuando al sumar los 2 bits de

mayor peso de los operandos se produce llevada.

– Interrupción (I). Se pone a 1 para habilitar las

interrupciones.

– Overflow (O). Se pone a 1 cuando el resultado de la última

operación realizada en la A.L.U. es mayor que el mayor
número representable con el tamaño de la palabra que
estamos trabajando.

Tema 1.MaNoTaS

26

A.L.U.

MaNoTaS. (XVI)

DATO 1

DATO 2

8

RF

+

Z C O I

8

-

CM

A.L.U.

8

RESULTADO

Tema 1.MaNoTaS

27

MaNoTaS. (XVII)

Banco de
Registros

• La definición de las instrucciones obliga a dotar

a MaNoTaS de un banco de registros.

ENTRADA SALIDA DE DATOS

2

DEC

SEL. REG.

B

D

8
8

C

E

Tema 1.MaNoTaS

28

MaNoTaS. (XVIII)

Selección de
Direcciones

• Para seleccionar las fuentes del bus de direcciones, se

hace necesario un sistema de multiplexión.

PC

SP

HL

MX

16

B. DIRECCIONES

2

Sel

Tema 1.MaNoTaS

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MaNoTaS. (XIX)

U.C.

• Realiza las siguientes operaciones:

– Carga las instrucciones, que se encuentran en la

memoria, en un registro al que se le denomina
Registro de Instrucción.

– Controla un registro denominado Contador de
– Controla un registro denominado Contador de

Programa, que es el que lleva la cuenta de la
instrucción que se va a ejecutar en cada momento.

– Decodifica la instrucción.

– Controlar la ejecución de las instrucciones y la

comunicación con los periféricos.

Tema 1.MaNoTaS

30

MaNoTaS. (XX)

Ruta Datos

Tema 1.MaNoTaS

31

Simulador MaNoTaS. (I)

Simulador

Tema 1.MaNoTaS

32

Simulador MaNoTaS. (II)

Simulador

Traza

Tema 1.MaNoTaS

33

Simulador MaNoTaS. (III)

Simulador

Editor

Tema 1.MaNoTaS

34