Microprocesadores: Componentes, Funcionamiento y Arquitectura

Sistema de Microprocesador

Un sistema de microprocesador es un sistema digital basado en un microprocesador (dispositivo digital provisto de CPU) que se caracteriza por su capacidad para procesar información y que normalmente constituye un sistema electrónico de pequeño tamaño, elevada fiabilidad, poco tiempo de diseño y bajo coste.

Componentes Clave de un Microprocesador

Tipos de Registros Internos

• Registro de control: Permite configurar las condiciones en las que van a trabajar los dispositivos.
• Registro de estados: La CPU suele acceder a las banderas de este tipo de registros únicamente en lectura, para observar el estado del periférico.
• Registro de datos: Son los registros de trabajo del periférico y, por tanto, los que más utiliza la CPU. El periférico emplea estos registros como fuente para la realización de la tarea que fue seleccionada.

Tipos de Líneas de Entrada y de Salida

• Líneas de dirección: Sirven para indicar el registro interno del periférico al que se desea acceder.
• Líneas de datos: Permiten la transferencia del contenido de los registros internos del periférico a la CPU.
• Líneas de entrada: Permiten y controlan la transferencia de información entre el propio periférico y la CPU.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

Es el núcleo de un sistema microprocesador y el dispositivo que controla los componentes del mismo. Es capaz de interpretar instrucciones programadas por el usuario del sistema, de controlar el resto de los componentes del mismo para que se ejecute dicha secuencia de instrucciones y de realizar una serie de operaciones elementales de manejo de datos como lo son:

• Transferencia de datos: Lee un dato ubicado en una determinada posición de memoria para trasladarlo a algún registro interno de la CPU.
• Operaciones aritméticas: Suma, resta, incrementa y decrementa el contenido de los registros internos de la CPU.
• Operaciones lógicas: (AND, NOT, XOR, OR) con datos y de manejo biestables de la CPU y de desplazamiento y rotación.

Control y Manejo de Instrucciones

Es la zona encargada de gobernar y coordinar el funcionamiento del sistema, enviando las denominadas microórdenes a todos los elementos que deben intervenir en cada momento.

Manejo de Datos

Es la zona de manejo de datos y de operaciones, está compuesta fundamentalmente por una serie de operadores (denominada unidad aritmético-lógica) y de registros internos.

Tipos de Bus en un Microprocesador

• Bus de control: Conjunto de conexiones o líneas entre las que destacan ciertas líneas de salida de la CPU que se emplean para controlar la comunicación de la propia CPU con los dispositivos de su sistema microprocesador.
• Bus de datos: Conjunto de líneas o conexiones eléctricas por las que circulan los datos entre la CPU y los dispositivos externos del microprocesador.
• Bus de direcciones: Conjunto de líneas o conexiones, normalmente de salida de la CPU, que le sirven a esta para indicar la dirección del dato o la instrucción que desea leer o del dato que quiere almacenar.

Comunicación y Sincronización

Ubicación de un Periférico en el Rango de Direcciones de la CPU

La comunicación de un periférico con la CPU se realiza normalmente a través de los buses del sistema microprocesador. Cuando la CPU genera una orden de lectura a un periférico de su sistema microprocesador, debe provocar el acceso de lectura al contenido de uno de los registros internos del periférico.

Código de Instrucción

Es el lenguaje permitido para el procesamiento electrónico de datos para los equipos de computación.

Sincronización y Control de Tiempo

Habla sobre el dominio del tiempo y sirve de control dentro de los sistemas electrónicos.

Conceptos Adicionales

Procesador

Dispositivo electrónico capaz de recibir un código de instrucción realizando procesamiento electrónico de datos para emitir cierta y determinada información.

Computador

Es una máquina programable para el procesado de información.

Arquitectura del Computador

Es el diseño conceptual y estructura operacional fundamental de un diseño de computadoras. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora.