Componentes Esenciales del Microprocesador: Registros, Ciclo de Reloj y Estructura de la Memoria RAM

Arquitectura Fundamental del Microprocesador: Registros, Reloj y Memoria Principal

Registros Internos del Microprocesador

Los registros internos son pequeñas unidades de almacenamiento de alta velocidad dentro del microprocesador, esenciales para su funcionamiento.

Registro de Instrucciones

En este registro se guardan los códigos de las instrucciones a codificar.

Registro de Direcciones

Su misión consiste en almacenar las direcciones que se envían por el bus de direcciones. Este registro añade un conjunto de buffers unidireccionales que separan las unidades internas del citado bus.

Registro de Datos

En este registro se almacenan los datos que llegan al microprocesador o que parten de él, a través del bus de datos. A diferencia del registro de direcciones, este tiene buffers triestado bidireccionales para separar las unidades internas del citado bus, ya que los datos pueden entrar o salir del microprocesador.

Registros Auxiliares (De Uso General)

Son de uso general. Los puede utilizar el programador para almacenar datos o resultados intermedios.

Registro SP (Stack Pointer)

Este registro lo puede modificar el programador y apunta a una zona de memoria denominada pila o stack, de ahí su nombre: puntero de pila o stack pointer.

El Reloj y los Ciclos de Trabajo del Microprocesador

Funcionamiento del Reloj

Para que el microprocesador genere todas las señales necesarias para controlar los restantes bloques del sistema y para que todo el sistema vaya en sincronía, se parte de ondas cuadradas de frecuencia constante generadas por un cristal de cuarzo. La frecuencia de este reloj se mide en MHz y determina la velocidad de funcionamiento del microprocesador y, por lo tanto, de todo el sistema. El periodo de esta señal de reloj, medido en segundos, se denomina ciclo de reloj.

El Ciclo Máquina

A partir de esta señal de reloj, el microprocesador realiza una serie de ciclos de trabajo denominados ciclo máquina. Este ciclo máquina está formado por dos fases principales:

• Fase de Búsqueda (Fetch): En esta fase, el microprocesador realiza la búsqueda de una instrucción en memoria y la guarda en el registro correspondiente.
• Fase de Ejecución (Execute): En esta fase, el microprocesador ejecuta o realiza la transferencia de datos ordenada.

Memoria Central o Memoria Principal

Es la encargada del almacenamiento de los programas y de la información necesaria para el funcionamiento del sistema. Se divide en dos partes:

Memoria RAM (Random Access Memory)

Este tipo de memoria permite tanto la lectura como la escritura. Su función es la de almacenar los programas a ejecutar, los datos y los resultados intermedios del proceso. La RAM se divide en dos zonas principales:

• Memoria de Programa: Es la zona de memoria donde se almacenan los programas a ejecutar.
• Memoria de Datos o de Trabajo: En esta zona se almacenan los datos del programa a ejecutar.

Comportamiento de las Zonas de Memoria

La memoria de programa no se modifica durante la ejecución de un programa. La memoria RAM (en general) posibilita la carga de uno u otro programa según lo desee el usuario.

La memoria de trabajo sí se modifica durante la ejecución de un programa, ya que en ella se almacenan y se leen los resultados de las operaciones realizadas, así como los datos de las operaciones intermedias requeridas. Esto ocurre, por ejemplo, cuando el microprocesador necesita leer un dato de la memoria RAM.