Identifica las características de operación de los
microprocesadores, de acuerdo a su principio de funcionamiento.
Resultado de Aprendizaje 1.1
Contenido A. Identificación de las características
del microprocesador Concepto. Elementos que lo conforman.
Diferencia entre el microprocesador y Microcontrolador. Tipos de
microprocesador. Por Velocidad. Por ancho de palabra.
Concepto de Microprocesador Un Microprocesador es un Circuito
Integrado de Alta Escala de Integración formado de miles
circuitos básicos, como transistores, flip flops,
contadores, registros, decodificadores, comparadores, etc; todos
ellos distribuidos internamente en varios bloques
funcionales.
Microprocesador Es la Unidad Central de Procesamiento CPU de todo
sistema de Cómputo. También son empleados en
dispositivos electrónicos modernos como
electrodomésticos "inteligentes", juegos
electrónicos, instrumentos de medida, equipos de control
para procesos industriales, equipos médicos, calculadoras,
controles de aviones, sistemas de automóviles, naves
espaciales, robots, etc.
Elementos de un Microprocesador Unidad Aritmética y
Lógica ALU Registros internos: Acumulador,
Propósito General. Buses internos Unidad de control y
Temporización Unidad de Punto Flotante FPU Memoria
caché: Nivel 1 (L1). Unidad de Administración de
los Buses Buses Externos: Datos Dirección Control
Diferencias entre Microprocesador y Microcontrolador
Un Microprocesador: Un Microprocesador es un dispositivo
electrónico que realiza funciones de procesamiento de
datos. Se dice que un Microprocesador es un Sistema Abierto, ya
que es flexible y permite construir una computadora con las
características que uno desea, instalando los
módulos o tarjetas necesarias.
Un Microcontrolador: Un Microcontrolador es un Sistema Cerrado
que contiene una computadora completa en su interior, de
prestaciones limitadas que no se pueden modificar. Sólo
salen al exterior las líneas que gobiernan los
periféricos.
Tipos de Microprocesadores Los Microprocesadores se pueden
clasificar según sus características:
Información General: Fabricante, Código del
Procesador y Generación del Procesador. Especificaciones
de Velocidad: Velocidad del Bus de Memoria (MHz), Factor de
Multiplicación y Velocidad del Procesador (MHz, GHz).
Benchmarks: Desempeño de los microprocesadores.
Tipos de Microprocesadores Características Físicas:
Tecnología de Fabricación, Tamaño del
Transistor, Tamaño del Procesador y Número de
transistores. Voltaje: Voltaje interno y externo Arquitectura
Externa: Ancho de Bus de Datos, Ancho del Bus de Direcciones,
Tamaño de Caché Nivel 2 (L2) y Multiprocesamiento.
Arquitectura Interna: Modos del Procesador y Tamaño de
Caché Nivel 1 (L1).
Contenido B. Descripción de la arquitectura del
microprocesador. Diagrama a bloques. Arquitectura externa. C.
Conexión del microprocesador. Dispositivos de Memoria.
Dispositivos de Periféricos. Interface programable (8255).
Interrupciones programables (8259). Comunicación
serial.
Arquitectura del Microprocesador
Arquitectura del Microprocesador Unidad Aritmética y
Lógica (ALU): Es la unidad encargada de realizar todas las
operaciones matemáticas. Registro Acumulador: Es el
registro y esta involucrado en la mayoría de las
operaciones aritméticas, lógicas, transferencia de
datos, etc. Registro de Instrucción: Almacena el
código de operación de una instrucción. Le
pasa información al Decodificador de Instrucciones.
Arquitectura del Microprocesador Decodificador de instrucciones:
Interpreta el código de operación de una
instrucción y determina el microprograma exacto a seguir
para ejecutar esa instrucción. Unidad de Control y
Temporización: Genera todas las señales hacia todos
los bloques internos del ?P, para cumplir exactamente con la
instrucción ordenada.
Arquitectura del Microprocesador Registro de Estado: Los bits de
este registro contienen información sobre la última
operación que ha ejecutado el ?P. Tiene los siguientes
señalizadores: Cero, Positivo, Negativo, Acarreo, Paridad,
entre otros. Contador de Programa: Registro que apunta hacia la
dirección de la siguiente instrucción que se va a
ejecutar.
Arquitectura Externa (?P 8086) El ?P Intel 8086 Fue el primer ?P
de 16 bits. Formó parte de la primera Computadora Personal
(IBM-PC). Su arquitectura marcó una pauta, a partir de
él se creó la Arquitectura x86.
?P Intel 8086 Dispone de una Unidad de Interfaz con el Bus (BIU),
para realizar operaciones de prefetch. Lee instrucciones y las va
almacenando en la Cola de Instrucciones. Se agiliza la
ejecución de las instrucciones.
?P Intel 8086 En un uP, las operaciones de Lectura de Memoria son
las que toman más tiempo en ejecutarse. Esto hace que el
uP ocupe más su tiempo en leer de la memoria externa que
en ejecutar las operaciones El uP 8086 incorpora una BIU (Unidad
de Interfaz con el Bus) que dispone de un almacen de 6 Bytes de
Instrucciones y realiza algo llamado prefetch que consiste en
anticiparse al leer y almacenar por adelantado las instrucciones
desde la memoria.
Sistemas basado en un ?P 8086 Un sistema basado en el ?P Intel
8086 puede incluir los siguientes circuitos: Coprocesador
matemático 8087 Coprocesador de Entrada/Salida 8089
Controlador de Bus 8288 Circuito para Interrupciones 8259
Circuito para Interfaces Programables de Periféricos 8255
Comunicación Serial UART 8250 Circuito Generador de Reloj
8284 Memoria RAM y Memoria ROM
Ejemplo de un sistema ?P 8086
Sistema ?P 8086 en modo Máximo
Interface Programable de Periféricos 8255 (PPI) Circuito
compatible con las familias ?P 8085 y 8086. Proporciona al ?P
puertos de Entrada/Salida programables. Dispone de un buffer
bidireccional triestado de 8 bits para conectar al bus de
sistema. Tres puertos programables A, B y C, con amplia variedad
de características.
Controlador de Interrupciones Programables 8259
Interrupción: Señal recibida por el ?P indicando
que debe interrumpir el curso de ejecución actual y pasar
a ejecutar código específico para tratar esta
situación. El 8259 se emplea en sistemas basados en ?P
8085 y 8086. Controla ocho entradas de interrupción en una
simple salida de interrupción hacia el ?P. Maneja
prioridades y pueden conectarse en cascada 8 esclavos 8259 a un
Maestro para manejar hasta 64 IRQ (Peticiones de
Interrupción).
UART 8250 La comunicación serial es el proceso de
envío de datos de un bit a la vez, de manera secuencial.
Ejemplos: RS-232, RS-485, FireWire, USB, Serial ATA. El UART 8250
Es un Transmisor-Receptor Asíncrono Universal que
implementa la interface para las comunicaciones seriales. Dispone
de dos puertos COM1 y COM2 programables.
Conclusiones El Microprocesador es un avance tecnológico
que revolucionó el mundo actual, las aplicaciones son muy
extensas, los podemos encontrar en electrodomésticos,
juguetes, equipos de comunicaciones, sistemas de computo, etc. Su
evolución ha sido sorprendente, las tecnologías
actuales de fabricación y las modernas arquitecturas
internas hacen que los microprocesadores sean cada vez más
veloces, con excelente rendimiento y prestaciones, más
pequeños y de bajo consumo de energía. La
importancia del estudio y comprensión de los
microprocesadores y sistemas basados en ellos, para los alumnos
de la carrera de Mantenimiento de Sistemas Electrónicos,
está en el hecho de que la gran mayoría de los
equipos y tarjetas electrónicas cuentan con un
Microprocesador o un Microcontrolador. En este módulo
adquirirán las herramientas para comprender la
operación de estos sistemas, poder realizar su
instalación y proporcionarles mantenimiento Preventivo y/o
Correctivo.
Leng Ensamblador Nemotécnicos. Conjunto de Instrucciones
EMU8086 Programa en Ensamblador para controlar las luces de
tráfico.