Arquitectura de Computadoras: Formatos de Instrucción y Registros Fundamentales

Arquitectura de Computadoras: Formatos de Instrucción y Registros

Luego de “rescatar” la instrucción corriente, y al incrementarse en 1, el contador de programa queda apuntando a la próxima instrucción a ejecutarse. Es importante recordar que esta operación se realiza después de haber obtenido la instrucción corriente y antes de proceder a ejecutarla.

El Contador de Programa y Formatos de Instrucción

El contador de programa posibilita la implementación de una instrucción de 3 direcciones:

0 n
cód. operación dir. operando 1 dir. operando 2 dir. resultado

Registro Auxiliar y la Instrucción de 2 Direcciones

Si se conviene en almacenar el resultado en la dirección de uno de los operandos, se logra la instrucción de 2 direcciones:

0 n
cód. operación dir. operando 1 dir. operando 2

Hace falta entonces prever una instrucción de transferencia de información de una posición de memoria a otra para el caso en que sea necesario salvar o conservar el operando en cuya dirección debe alojarse el resultado. Además, esto implica la presencia de un Registro Auxiliar en la Unidad Central de Procesamiento (UCP) para conservar momentáneamente las informaciones procedentes de la memoria.

La Instrucción de una Dirección y el Registro Acumulador

Se puede reducir aún más el número de bits de una instrucción empleando un solo campo de direcciones, con lo que se logra la instrucción de una dirección:

0 n
cód. operación dir. operando

Dado que la instrucción de una dirección solo selecciona un operando en memoria, hace necesario el empleo en la UCP del registro auxiliar anteriormente mencionado para conservar el otro operando. Este mismo registro suele emplearse además para almacenar el resultado de la operación, tomando por esta causa el nombre de Registro Acumulador.

Muchas computadoras tienen una cierta cantidad de registros de propósito general, cualquiera de los cuales puede ser usado indistintamente como acumuladores. Si, por ejemplo, hubiera 8 registros de este tipo, se necesitarían solo 3 bits para direccionarlos, lo que es considerablemente menor que la cantidad de bits necesarios para direccionar una palabra de memoria. De esta forma, las instrucciones podrían estar conformadas con una dirección de operando de memoria y otra de registro.

Otros Registros Clave en la UCP

Además de los registros que se han visto, podemos nombrar aparte:

• El Registro de Instrucciones (IR): Contiene la instrucción que está siendo ejecutada, cuya salida está disponible para los circuitos de control, los que a su vez generan el secuenciamiento de señales necesario para controlar los procesos intervinientes en la ejecución de dicha instrucción.
• El Registro de Direcciones de Memoria (RDM): Es usado para contener la dirección de la locación de memoria a la que se quiere acceder.
• El Registro Buffer de Memoria o Registro Auxiliar de Memoria (RBM): Es la puerta de entrada/salida de la memoria; en él se deposita la palabra de memoria leída o se toma la palabra a ser escrita en la memoria.

Diseño de una Máquina Mínima

Un diseño de una máquina mínima sería:

Figura 8-9.

Definición de los componentes.