domingo, 19 de mayo de 2013

2.5 Microprocesadores

Estructura de una microcomputadora
Las computadoras constan de tres secciones: la unidad central de proceso (CPU, por sus siglas en inglés), la cual reconoce y ejecuta las instrucciones de un programa; los circuitos de internase de entrada y salida, los cuales controlan las comunicaciones entre la computadora y el mundo exterior, y la memoria, donde se almacenan las instrucciones y datos de un programa. Las señales digitales se desplazan de una sección a otra a través de vías llamadas buse
En ocasiones el chip del microprocesador sólo contiene la CPU, mientras que en otros casos en un chip están todos los componentes necesarios de una computadora. A los microprocesadores que tienen memoria y diversas configuraciones de entrada/salida en un mismo chip se llaman microcontroladores. En efecto, se trata de verdaderas microcomputadoras en un solo chip.

Buses
El bus de datos se utiliza para transportar palabras a o desde la CPU, la memoria o las interfases de entrada salida..
Entre más líneas tenga el bus de datos, más larga podrá ser la palabra que se utilice. El rango de valores que puede adoptar un elemento de datos está restringido al espacio correspondiente a una determinada longitud de palabra. Los primeros microprocesadores eran dispositivos de 4 bits.
Existen diversos tipos de registros; la cantidad, dimensión y tipo de éstos varía de un microprocesador a otro. Los siguientes son los registros más comunes:

1. Acumulador
    El registro de acumulación (A o Acc) es donde en forma temporal se guardan los resultados de la unidad aritmética y lógica, Para que la CPU pueda habilitar el acceso, es decir, hacer uso de las instrucciones o datos guardados en la memoria, es necesario que proporcione la dirección de memoria del dato requerido, utilizando el bus de direcciones.
2. Registro de estado, o registro de código de condición o registro de banderas
    Este registro contiene información relacionada con el resultado de la última operación realizada en la unidad aritmética y lógica.
3. Registro contador del programa (PC por sus siglas en inglés) o indicador de instrucciones (IP, por sus siglas en inglés)
    Mediante este registro la CPU controla su posición en un programa
4. Registro de direccionamiento de memoria (MAR)
    Este contiene la dirección de los datos.
5. Registro de instrucciones (IR por sus siglas en inglés)
    Este registro guarda instrucciones. Una vez leída la instrucción de la memoria, la CPU la guarda en el registro de instrucciones, la instrucción puede entonces decodificarse y usarse para ejecutar una operación.
6. Registros de propósito general
    Estos registros sirven para almacenar datos o direcciones en forma temporal y se utiliza en operaciones de transferencias entre varios registros.
7. Registro de apuntador depila (SP por sus siglas en inglés)
    El contenido de este registro almacena una dirección que define el tope de la pila en la memoria RAM.

Memoria
En la unidad de memoria se guardan datos de tipo binario; físicamente está formada por uno o varios circuitos integrados. El tamaño de la memoria dependerá de la cantidad de líneas del bus de dirección.

Existen varios tipos de unidad de memoria:
1. ROM
    Cuando se guardan datos en forma permanente, se utiliza un dispositivo de memoria conocido como memoria de sólo lectura (ROM por sus siglas en inglés). Las memorias ROM se programan con el contenido que se requiere durante la fabricación del circuito integrado.

2. PROM
    El término ROM programable (PROM por sus siglas en inglés) se refiere a las memorias ROM que puede programar el usuario.
3. EPROM
    El término ROM borrable y programable (EPROM por sus siglas en inglés) se refiere a las memorias ROM que es posible programar y modificar.
4. EEPROM
    La PROM eléctricamente borrable (EEPROM por sus siglas en inglés) es similar a las EPROM, pero para el borrado se utiliza un voltaje relativamente alto, en vez de la luz ultravioleta.
5. RAM
    Los datos temporales, es decir, aquellos con los que en un momento dado se realizan operaciones, se guardan en una memoria de lectura/escritura conocida como memoria de acceso aleatorio (RAM por sus siglas en inglés), es la que se puede leer y escribir.

Entrada/salida
La operación de entrada/salida se define como la transferencia de datos entre el microprocesador y el mundo exterior. El término dispositivos periféricos se refiere a las piezas de equipo que intercambian datos con una arquitectura de microprocesador. Una de las funciones más importantes de uno de estos circuitos es sincronizar la transferencia de datos entre el mi­croprocesador y el dispositivo periférico.

Microcontroladores
El mi­crocontrolador consiste en la integración en un chip de un micropro­cesador con memoria, interfases de entrada/salida y otros dispositivos periféricos como temporizadores.
Un microcontrolador común tiene terminales para la conexión externa de entradas y salidas, alimentación eléctrica y señales de reloj y de control.

Selección de un microprocesador
Al elegir un microcontrolador se deben considerar los siguientes factores:
1.     Número de puertos de entrada/salida.
2.     Interfaces necesarias.
3.     Necesidades de memoria.
4.     Cantidad de interrupciones necesarias.
5.     Velocidad de procesamiento requerida.



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