Conceptos Básicos de Programación y Componentes de la PC PDF

▪ Los sistemas cableados no son flexibles. ▪ El harware de uso general puede realizar CONCEPTO DEL distintas funciones, según las señales de control aplicadas. PROGRAMA ▪ En lugar de configurar el hardware, se proporciona un nuevo conjunto de s...

▪ Los sistemas cableados no son flexibles. ▪ El harware de uso general puede realizar CONCEPTO DEL distintas funciones, según las señales de control aplicadas. PROGRAMA ▪ En lugar de configurar el hardware, se proporciona un nuevo conjunto de señales de control. 2024  ▪ Una secuencia de pasos. ¿QUÉ ES UN ▪ Para cada paso, se realiza una operación aritmética o lógica. PROGRAMA? ▪ Para cada operación, se necesita un nuevo conjunto de señales de control. 2024  ▪ Se proporciona un único código para FUNCIONAMIENTO cada operación. ▪ Ejemplo: ADD, MOVE DE LA UNIDAD DE ▪ Un segmento del hardware acepta el código y lanza las señales de control. CONTROL ▪ Y ya tenemos un computador. 2024 COMPONENTES ▪ La unidad de control y la unidad aritmética y lógica constituyen la unidad central de procesamiento (CPU). ▪ Los datos y las instrucciones deben introducirse en el sistema y se proporcionan los resultados mediante: ▪ Los componentes de entrada/salida ▪ Se necesita un sitio para almacenar temporalmente las instrucciones y los datos: ▪ Memoria principal 2024 COMPONENTES DEL COMPUTADOR CPU Memoria PC MAR Instrucción IR MBR Instrucción Instrucción E/S AR E/S BR Datos Datos Datos Módulo de E/S Datos PC = Contador de programa IR = Registro de instrucción MAR = Registro de dirección de memoria MBR = Registro de buffer de memoria 2024 E/S AR = Registro de dirección de E / S Registros E/S BR = Registro buffer de E / S CICLO DE INSTRUCCIÓN BÁSICO ▪ Dos pasos: ▪ Captación ▪ Ejecución Ciclo de captación Ciclo de ejecución Captar la siguiente Ejecutar la INICIO instrucción PARADA instrucción 2024  ▪ El contador de programa (PC) contiene la dirección de la instrucción que se debe captar a continuación. 1 ▪ El procesador capta la instrucción que indica el PC desde la memoria. ▪ El registro PC se incrementa, CICLO DE ▪ a no ser que se indique lo contrario. CAPTACIÓN ▪ Esta instrucción se carga en el registro de instrucción (IR). ▪ El procesador interpreta la instrucción y lleva a cabo la acción requerida. 2024  ▪ Procesador- memoria ▪ Transferencia de datos desde la CPU a la memoria. ▪ Procesador-E/S 2 ▪ Transferencias de datos entre la CPU y un módulo de E/S. ▪ Procesamiento de datos CICLO DE ▪ Realización de alguna operación aritmética o lógica con los datos. EJECUCIÓN ▪ Control ▪ Alteración de la secuencia de ejecución. ▪ Ejemplo: la instrucción de salto ▪ Combinación de estas acciones 2024 DIAGRAMA DE ESTADOS DEL CICLO DE INSTRUCCIÓN Almacena- Captación de Captación de miento del instrucción operando operando Varios Varios operandos resultados Decodifica- Cálculo de la Cálculo de la Cálculo de la ción de la Operación dirección de dirección de dirección de operación de la con datos instrucción operando operando instrucción Instrucción completada, Cadena o vector captar siguiente instrucción de datos 2024 EJEMPLO DE EJECUCIÓN DE PROGRAMA Memoria Registros de la CPU Memoria Registros de la CPU 300 1940 300 PC 300 1940 300 PC 301 5941 AC 301 5941 0003 AC 302 2941 1940 IR 302 2941 1940 IR 940 0003 940 0003 941 0002 941 0002 Paso 1 Paso 2 Memoria Registros de la CPU Memoria Registros de la CPU 300 PC 300 1940 301 PC 1940 301 301 AC 301 5941 0005 AC 5941 0003 302 2941 5941 IR 302 2941 5941 IR 940 0003 940 0003 316 + 216 = 516 941 0002 941 0002 Paso 4 Paso 3 Memoria Registros de la CPU Memoria Registros de la CPU 300 PC 1940 302 300 1940 302 PC 301 5941 AC 301 AC 0005 5941 0005 302 2941 2941 IR 302 2941 2941 IR 940 0003 940 0003 941 0005 Paso 6 2024 941 0002 Paso 5  ▪ Mecanismo mediante el que otros módulos (Ejemplo: E/S) pueden interrumpir el procesamiento normal de la CPU. ▪ Programa ▪ Ejemplo: desbordamiento aritmético (“overflow”), división por cero ▪ Temporización INTERRUPCIONES ▪ Generadas por un temporizador interno al procesador. ▪ Permite realizar ciertas funciones de manera regular. ▪ E/S ▪ Generadas por un controlador E/S. ▪ Fallo de hardware ▪ Ejemplo: error de paridad en la memoria 2024 FLUJO DE CONTROL DE UN PROGRAMA Programa Programa Programa Programa Programa Programa de usuario de E/S de usuario de E/S de usuario de E/S Orden de Orden de Orden de E/S E/S E/S Gestor de Gestor de interrupción interrupción (a) Sin interrupción (b) Interrupción, espera de E/S corta ( c) Interrupción, espera de E/S larga 2024  ▪ Añadido al ciclo de instrucción. ▪ El procesador comprueba si se ha generado alguna interrupción, ▪ indicada por la presencia de una señal de interrupción. ▪ Si no hay señales de interrupción, capta la siguiente instrucción. CICLO DE ▪ Si hay alguna interrupción pendiente: INTERRUPCIÓN ▪ Se suspende la ejecución del programa en curso ▪ Guarda su contexto ▪ Carga el PC con la dirección de comienzo de una rutina de gestión de interrupción ▪ Proceso interrumpido ▪ Volver a almacenar el contexto y continuar con el programa interrupido 2024  DIAGRAMA DE ESTADOS DE UN CICLO DE INSTRUCCIÓN, CON INTERRUPCIONES Captación Captación Almacena- de instrucción de miento del operando operando Operandos Resultados múltiples múltiples Cálculo de la Decodifica- Cálculo de Cálculo de Operación Comproba- dirección de ción de la la dirección la dirección con los ción de Interrupción instrucción operación de del del la instrucción datos interrupción operando operando Instrucción Cadena No siguiente o vector interrupción 2024  ▪ Interrupciones inhabilitadas ▪ El procesador puede y debe ignorar la señal de petición de interrupción si se produce una interrupción en ese momento. ▪ La interrupción se mantiene pendiente y se examinará una vez se haya activado la primera INTERRUPCIONES interrupción. ▪ Las interrupciones se manejan en un orden secuencial estricto. MÚLTIPLES ▪ Definir prioridades ▪ Una interrupción de prioridad más alta puede interrumpir a un gestor de interrupción de prioridad menor. ▪ Cuando se ha generado la interrupción de prioridad más alta, el procesador vuelve a la interrupción previa. 2024 PROCESAMIENTO DE UNA SECUENCIA DE INTERRUPCIONES Gestor de Programa de usuario interrupción X Gestor de interrupción Y 2024 PROCESAMIENTO DE INTERRUPCIONES ANIDADAS Gestor de Programa de usuario interrupción X Gestor de interrupción Y 2024