Sistemes de microprocessadors: components i funcionament

Components Físics d'un Ordinador

• Un ordinador està format bàsicament d'un processador, una memòria principal i perifèrics.
• El processador i la memòria principal formen part de la Unitat Central de Procés (UCP).

Unitat Central de Procés (UCP)

• La UCP està formada pel processador i la memòria principal.
• El processador està format per la Unitat de Control (UC) i la Unitat Aritmètica Lògica (UAL).

Processador: Unitat de Control (UC)

• La UC és la part del processador que controla el funcionament global del sistema.
• Les funcions principals de la UC són:
  • Analitzar i interpretar les instruccions del programa que s'està executant.
  • Controlar els altres components físics de l'ordinador (memòria, perifèrics, UAL, etc.).
  • Atendre i decidir les interrupcions que es poden produir.

Processador: Components de la Unitat de Control

• La UC està formada per:
  • Registre Comptador de Programa (CP) o Comptador d'instrucció (CI): Conté l'adreça de memòria on es troba la següent instrucció que s'haurà d'executar.
  • Registre d'instrucció (RI): Conté la instrucció que s'està executant en aquell moment.
  • Decodificador (D): Extreu el codi d'operació de la instrucció que s'està executant.
  • Seqüenciador (S): Envía microordres a la resta d'elements per a l'execució de la instrucció.
  • Rellotge (R): Indica en quin moment ha de començar i finalitzar una operació.

Processador: Unitat Aritmètica Lògica (UAL)

• La UAL realitza les operacions que pot realitzar l'ordinador, com sumes, productes, etc.
• La UAL rep les dades amb les quals ha d'operar la UC i després de realitzar les operacions necessàries, retorna el resultat a la memòria principal.

Processador: Components de la Unitat Aritmètica Lògica

• La UAL està formada per:
  • Circuit Operacional (COP): Realitza operacions amb les dades disponibles en el registre d'entrada.
  • Registre d'entrada A i B (R.EN.A i R.EN B): S'utilitzen per emmagatzemar les dades o operands que intervenen en una instrucció.
  • Registre d'estat: S'utilitza per deixar constància d'algunes condicions que s'han donat en la última operació.
  • Registre Acumulador (RA): S'utilitza per emmagatzemar el resultat de l'operació realitzada pel COP.

Memòria Principal, Interna o RAM

• La memòria principal també s'anomena memòria interna o memòria RAM.
• La memòria principal és una part fonamental de l'ordinador, ja que els programes han d'estar carregats en la memòria per poder-se executar.

Components de la Memòria RAM

• La memòria RAM és com una matriu on cada cel·la emmagatzema un bit d'informació.
• Els registres que formen part de l'esquema de la memòria RAM són:
  • Registre de direcció de memòria (RDM): Guarda l'adreça de la cel·la que es vol seleccionar de la memòria.
  • Registre d'intercanvi de memòria (RIM): Guarda el contingut d'una cel·la de memòria que ha estat seleccionada.
  • Selector de memòria (SM): Connecta la cel·la de memòria seleccionada amb el RIM per a la transferència de les dades.

Bus del Sistema

• El bus de sistema és el conjunt de circuits que permeten la comunicació entre la Unitat Central de Procés (UCP) i la resta de components de l'ordinador.
• La transmissió de la informació es realitza en paral·lel, enviant un nombre de bits de forma simultània entre dos components.

Cicle d'Execució d'una Instrucció

• L'execució d'una instrucció es realitza en dues fases:
  • Fase de cerca i interpretació de la instrucció.
  • Fase d'execució de la instrucció.
• Importants: Els passos anteriors depenen de la instrucció que s'ha s'executar, i cadascun cicle d'execució d'una instrucció s'anomena un cicle.