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Asignatura: Estructura de los computadores, Profesor: José Jaime Ruiz Ortiz, Carrera: Ingeniería de Software, Universidad: UCM
Tipo: Apuntes
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ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
^ Las^ instrucciones^ son
las^ acciones^ elementales
que^ puede^ ejecutar^ un
computador
^ Las^ instrucciones^ son
las^ acciones^ elementales
que^ puede^ ejecutar^ un
computador.
^ Una acción compleja deberá codificarse como una secuencia de instrucciones máquina. ^ Una instrucción codifica los siguientes elementos:• una^ operación básica^ • que realiza sobre unos
datos^ ubicados en memoria o en los registros
modo de direccionamiento
^ Por tanto el repertorio de instrucciones vendrá definido por:^ •^ Conjunto^ básico
de^ operaciones^ que^ se
realizan^ sobre^ los^ datos
Conjunto^ básico^ de^ operaciones
que^ se^ realizan^ sobre los^ datos: suma, resta, etc. • Tipos de datos y formatos que manejan las instrucciones:naturales, enteros, reales, caracteres, etc.
tipo de direccionamiento naturales, enteros, reales, caracteres, etc. • Modos de direccionamiento de los datos en la memoria:inmediato, directo, indirecto, etc. i d d d^ lid d
tipo de direccionamiento^ .indirecto^ -- directo^ -- inmediato --^ (MUL, real, indirecto)^ ADD^ XOR^ SUB^ MUL
Propiedad de ortogonalidad.^ •^ Determina la posibilidad de combinar en una instrucción:operaciones, tipos de datos y modos de direccionamiento
operaciones entero -- ADD^ XOR^ SUB^ MUL| |^ |^ |^ | natural --real -- tipo de datos^2 ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
3 operandos^
2 operandos^
1 operando^
0 operandos
ADD C, D, CSUB A^ B^ A
ADD^ C, DSUB^ A^ B
LOAD^ A SUB^ B
(PUSH) LOAD A(PUSH) LOAD B
SUB A, B, AMUL A, C, E
SUB^ A, BMUL^ B,^ D MOV D,^ E
SUB^ B STORE ALOAD^ C ADD^ D MUL^ A
(PUSH) LOAD BSUB(PUSH) LOAD D(PUSH) LOAD CADD MUL^ A STORE E
ADDMUL(PULL) STORE E^7 ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
registros de propósito general
Ejemplo : código máquina en cada una de las tres alternativas correspondiente a la sentenciade asignación C := A + B
Pila^ Acumulador
Conjunto de registrosj^
g PUSH ALOADPUSH B
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
CO^ de^ un^ repertorio^ no
tiene^ por^ que^ ser^ la^ misma
para^ todas^ las^ instrucciones
La^ longitud^ del^ CO^ de
un^ repertorio^ no^ tiene
por^ que^ ser^ la^ misma para^ todas^ las^ instrucciones
-^ Se puede ampliar el CO en instrucciones que necesiten menos bits en los operandos •^ Ejemplo: Máquina con instrucciones de longitud fija de 24 bits y 16 registros generales^ CO^ R
15 instrucciones de CO^ R^
.. .. 1 1 1 0R
....
2 operandos(CO de 4 bits) OP 1 1 1 1^ 0 0 0 01 1 1 1^ 0 0 0 1.
15 instrucciones de
. 1 1 1 1 1 1 1 0^
1 operando(CO de 8 bits) 1 1 1 1^ 1 1 1 1^ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
16 2 65 536 1 1 1 1^ 1 1 1 1^ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.. 1 1 1 1^ 1 1 1 1^ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
16 2 = 65.536instrucciones de0 operandos(CO de 24 bits)
10
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
En este caso podemos codificar los siguientes grupos de instrucciones:En^ este caso podemos codificar los siguientes grupos de instrucciones:L = 00^ ^ CO de 2 bits
^ 4 instrucciones de 2 operandos L = 01^ ^ CO de 6 bits
^ 64 instrucciones de 1 operando L = 10^ ^ CO de 22 bits
^ 4.194.304 instrucciones de 0 operandos Team 2^
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
Tipo de instrucciones^ Frecuencia de ejecución
Código de Huffman ADD^ 0.
0
SUB0.25MUL0.12DIV0.03STA0.
(^1011011100111010) LDAJMP ADD^ 0. 0.020.
(^11110111110010) 0
(^1) 0.470. SUB^ 0.25MUL^ 0.12DIV^ 0.
0 1 1 0.06 STA 0.03 1 0.10LDA 0.02 0 0.04JMP 0. (se^ necesitan 1,89 bits)
1 lfl iimi^ bitsbits^3891
(^502). (^0502). 0 (^5003). (^05003). 0 (^312). (^0225). (^01) (^53). (^0)
13
bitsbits _ (^3) _ (^89). 1 ^ ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
B6700^ iAPX Resolución^ MC6802^0
iAPX
Instrucciones^16 Datos^8
Datos^8
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
n^ bytes^ ubicado en la dirección de memoria
D^ está alineado si
D mod n = 0 Objeto de datos direccionado (tamaño)
Alineaciones^ correctas Objeto^ de datos direccionado (tamaño)
Alineaciones correctas bytemedia palabra (2 bytes)
D t^ i^ d^ á^ i^
ól^ it^
li^ d media palabra (2 bytes)palabra (4 bytes)doble palabra (8 bytes)
^ Determinadas máquinas sólo permiten accesos alineados ^ La falta de alineación implica complicaciones hardware ^ Los programas con accesos alineados se ejecutan más rápidamente ^ Para alinear datos se utiliza una red de alineación.
32 bits 32 bits (^) 32 bits32 bits l CPU a la CPU ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
Espacios de direcciones^ U^ i^
d^ d^ h^
3 i^ d^ di^ i^
dif
Un mismo procesador pueden tener hasta 3 espacios de direcciones diferentes:^ ^ Espacio de direcciones de registros^ ^ Espacio de direcciones de memoria^ ^ Espacio de direcciones de entrada/salidaLos espacios de direcciones de memoria y entrada/salida de algunos procesadoresestán unificados (un solo espacio)
( p ) - Los puertos de E/S ocupan direcciones de memoria.N i t i t i^ ífi^ d
g^ p ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
Memoriao Registros CO^ OPER
DO ^ La especificación de un
registro requiere menor número de bits
que la de una
posición de memoria El acceso a los^ registros es más rápido
que a Memoria ^ El direccionamiento directo a memoria se conoce como
absoluto El direccionamiento directo a memoria se conoce como
absoluto ^ A veces se limita el número de bits de OPER limitando el acceso a sólo una parte de lamemoria ( página cero
ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
Memoria CO^ OPER
n-p^2 direcciones (directo) CO^ direcciónp^ bits^ n-p^ bits DE DO
p^ bits^ n-p^ bits
n-p^2 direccionesn^2 di^ i CO^ dirección^ di^ ió^ n- bits
n^2 direcciones (indirecto) dirección ^ Permite el tratamiento de una
dirección de memoria como un dato ^ Permite el^ paso por referencia
de parámetros a subrutinas ^ Permite^ referenciar un espacio mayor
de direcciones ESTRUCTURA DE COMPUTADORES. GRADO EN INGENIERIA DEL SOFTWARE
