UNIDAD DE CONTROL

viernes, 20 de agosto de 2010

Publicado por ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR en 7:45 No hay comentarios:

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INTRODUCCION

Podemos analizar la Unidad de Control como aquella que sigue la dirección de las posiciones en memoria que contiene la instrucción que el computador va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando a la computadora de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).

La Unidad de control es el "cerebro del microprocesador". Es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador en función de la instrucción que el microprocesador esté ejecutando y en función también de la etapa de dicha instrucción que se esté ejecutando.

La unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para ejecutarlas.

UNIDAD DE CONTROL

La Unidad de control es aquella que opera con las instrucciones de control que proporciona el programador y que residen en la memoria RAM; la Unidad de control hace que los datos se lean desde el dispositivo de entrada, se almacenen en la memoria, sean llevados a la Unidad aritmética lógica (ALU) cuando los requiera para las operaciones de cálculo, se guarden y se recuperen datos y valores intermedios en la memoria RAM y finalmente se presenten los datos en los dispositivos de salida.

que se divide una unidad central de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la Unidad de proceso (La función de la unidad de proceso es ejecutar las tareas que le encomienda la unidad de control) y el bus de entrada/salida (El bus del sistema es la parte de la placa base que permite la comunicación entre la CPU y los periféricos, como unidades de almacenamiento).

La secuencia lógica que la unidad de control debe realizar para ejecutar una instrucción es la siguiente:

Localizar y extraer de la memoria principal la instrucción correspondiente
Transferir la instrucción de la memoria a la Unidad de control
Determinar qué tipo de operación se debe ejecutar
Ejecutar la instrucción, enviando las señales de control u órdenes a los elementos pertinentes
Supervisar la operación anterior para determinar si ha finalizado correctamente.
Localizar la siguiente instrucción a ejecutar.

Estos pasos se repitan hasta finalizar la ejecución de la totalidad de las instrucciones de los programas

Las instrucciones de la unidad de Control son aquellas que forman lo que se denomina programa, es decir, el lenguaje-máquina.

Una instrucción de máquina tiene varias partes. Un código de operación que le indica a la unidad de control que operación debe hacerse con los datos. También posee dos direcciones de memoria que indican la localización de esos datos. La unidad de control lleva además un reloj electrónico que oscila con una frecuencia de millones de veces por segundo llamado reloj de sistema.

La velocidad a la que el procesador realiza las operaciones viene determinada por dicho reloj. La velocidad de oscilación se mide en MegaHerzios (Mhz), es decir millones de ciclos por segundo. Es decir un ordenador cuyo procesador posea 50 Mhz oscilará el doble de rápido que uno que posea 25 Mhz. Los ordenadores con chips Pentium poseen una frecuencia a partir de 66 Mhz.

Estructura lógica: Cada uno de los componentes físicos encargados de una determinada tarea dentro del ordenador reciben el nombre de módulo; el chip de la memoria o del procesador son ejemplos de módulo.

Placa base: Se denomina Placa Base o Madre (MotherBoard en inglés) a la placa de circuito impreso que integra los siguientes elementos:

Microprocesador: consiste en un circuito integrado que contiene la Unidad Aritmético/ Lógica y la Unidad de Control. En la familia PC corresponde a los micros 8088, 8086, 80286,... En esta familia a partir del 80486 también se incorpora el coprocesador matemático encargado de las operaciones en punto flotante.

Banco de memoria: está formado por uno o varios "chips" que forman la RAM, ésta es una de las dos partes que componen la memoria principal. Los PC actuales contienen una serie de zócalos donde se insertan los denominados módulos SIMM (Single Inline Memory Module) formados estos a su vez por varios "chips"; esta construcción modular permite añadir más módulos, y por tanto más memoria, cuando resulta necesario de una forma muy sencilla; eso sí, respetando unas reglas de colocación en cuanto a su número y tamaño.

ROM: Formada a su vez por uno o varios circuitos integrados, aunque de características distintas a los que forman la RAM, que contienen información de modo permanente.

Ranuras o Slots de expansión: se trata de conexiones para las tarjetas de ampliación de la placa base; las más habituales suelen ser la tarjeta gráfica, la controladora de discos, la tarjeta de los puertos serie y paralelo. Las placas base - también se denominan placas madre - más modernas suelen incorporar tanto la controladora de discos, como la serie-paralelo y algunas también la tarjeta gráfica e incluso otros periféricos.

Otros: los cristales de cuarzo que suministran la frecuencia o frecuencias para el funcionamiento del sistema, el controlador programable de interrupciones que controla las interrupciones (las interrupciones, IRQ, son señales generadas por los componentes del ordenador, indicando que se requiere la atención de la CPU; el propósito de este controlador es escribir o leer datos directamente de memoria prescindiendo del microprocesador) el conector a la fuente de alimentación, la memoria caché o el coprocesador matemático que no se encuentran en todos los ordenadores o incluso pueden estar integrados en el propio microprocesador.

Los primeros PC XT tenían un bus de datos de 8 bits y los dispositivos que se conectaban en las ranuras de expansión seguían el estándar ISA de 8 bits. Más tarde con la aparición de los PC AT el bus de datos se amplió a 16 bits y las ranuras de expansión tipo ISA pasaron a tener un ancho de 16 bits, ambos con una frecuencia de 8 MHz. Con la aparición de procesadores de 32 bits y la utilización de entornos gráficos este bus resultaba demasiado estrecho, sólo podía transportar 5 MB/s, y surgieron los estándares MCA, MCA/2 y EISA ambos permitían un ancho de 32 bits y tenían un ancho de banda de 40 MB/s el MCA/2 y 33 MB/s para el EISA. Aun con este tipo de Buses ciertos dispositivos como las tarjetas gráficas, los discos duros y los adaptadores de red se veían frenados en su necesidad de transmitir o recibir datos de la CPU.

Aparece ante esta situación la idea de "bus local", que consiste en que periféricos como los citados puedan saltarse el bus de expansión y se comuniquen directamente con la CPU, de un modo parecido a como lo hace la memoria con el procesador. El primer desarrollo estándar de un bus local fue el denominado VESA Local Bus (VLB) - VESA es un consorcio formado por más de 120 compañías dedicado a crear especificaciones comunes. Este diseño tenía un ancho de banda de 132 MB/s funcionando a 32 bit y una frecuencia de 33 MHz. El diseño del VLB no era un diseño cerrado y podían surgir problemas de incompatibilidades.

El bus local que se suele utilizar el es denominado PCI - desarrollado por SIG otro consorcio formado por más de 160 compañías - es un bus local de 32 bits, funcionando a una frecuencia de 33 MHz y con un ancho de banda máximo, como el VLB, de 132 MB/s, pero con características adicionales al VLB como son: la transferencia de ráfagas lineales, grandes volúmenes de datos son escritos o leídos de una dirección que se incrementa automáticamente para el próximo byte del flujo; posee un menor tiempo de latencia, desde que un periférico realiza una petición hasta que le es concedido el control; y también permite la concurrencia de tareas, la CPU puede estar dedicada a un cálculo mientras un dispositivo conectado al bus realiza su transferencia. Este bus permite además no tener que determinar en cada tarjeta, cambiando los puentes, IRQ´s, DMA´s y direcciones de memoria como en el bus ISA o VLB y que se realice esa asignación de modo automático "Plug & Play".

FUNCIÓN DE LA UNIDAD DE CONTROL

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de logica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial (1, 2,..., n) para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.

Las funciones de la unidad de control son básicamente dos:

Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar los códigos de operación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos.

Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción. También debe controlar el secuenciamiento de las instrucciones en función de la evolución del registro contador de programa.

Se llaman señales de control a las variables binarias que controlan las entradas y salidas de información de los registros y el funcionamiento de las unidades funcionales.

ELEMENTOS DE LA UNIDAD DE CONTROL

El reloj: consiste en un circuito eléctrico capaz de generar una sucesión de pulsos a intervalos de tiempo constantes El intervalo entre dos puntos de reloj se denomina ciclo, en determinados computadores el ciclo puede descomponerse en subciclos.

Los restantes circuitos de la máquina se sincronizan con estas señales de reloj; así se controla la duración de las distintas instrucciones.

Contador de programa (CP): También denominado registro contador de instrucción, (RCI). Su misión es controlar el orden de ejecución de las instrucciones del programa, de acuerdo con su contenido. Un programa no siempre ejecuta las instrucciones secuencialmente. Puede haber instrucciones de salto o bifurcación.

Registro de Instrucción (RI): es una unidad de almacenamiento temporal, este registro guarda la instrucción cunado se extrae de la memoria principal y se mantiene mientras se realiza la decodificación o interpretación.

Decodificador: habitualmente, toda instrucción contiene un campo conocido como código de operación (co), que indica el tipo de operación que hay que realizar; el decodificador es el elemento encargado de realizar el análisis del código de operación.

Banco de registros: Aparte de los registros anteriormente explicados, bajo el control de la UC existe otro banco de registros imprescindibles para la realización de cualquier programa. Estos registros se utilizan para conservar datos temporales.

Secuenciador: Es un generador de órdenes simples, denominadas microórdenes que sincronizadas con el reloj y distribuidas a los elementos necesarios permiten la ejecución de la instrucción.

Hay dos tipos de Secuenciadotes:

Secuenciador Cableados: todas las señales se generan con circuitos lógicos electrónicos. Siempre se producen las mismas señales ante la misma instrucción. Son las mas rápidas pero menos flexibles y mas difíciles de construir.

Secuenciador Programados: tienen una pequeña memoria que contiene un microprograma que se ejecuta para cada sentencia de programa. Las instrucciones de los microprogramas se denominan microinstrucciones.

Unidad de Control

González Vannessa,Abad Pedro,Calles Miguel,Leal Juan,Rubeidi Martinez,Salcera Francys,Tovar Rolando. Tema Sencillo. Con la tecnología de Blogger.