Arquitectura de Microprocesadores: Buses, Modos de Direccionamiento, Registros e Interrupciones

Arquitectura de Microprocesadores

Buses

Los buses son canales de comunicación entre las unidades del microprocesador. Existen tres tipos principales:

• Bus de Direcciones: Selecciona el origen y destino de la información. Es unidireccional y posee M líneas con una capacidad de 2^M direcciones.
• Bus de Datos: Transfiere datos desde y hacia la memoria. Es bidireccional y utiliza N líneas para transmitir bits en paralelo.
• Bus de Control: Controla las unidades de Entrada/Salida (E/S). Es heterogéneo y su diseño depende del microprocesador.

Modos de Direccionamiento

El modo de direccionamiento define cómo se localizan los operandos (datos) de las instrucciones. Puede requerir acceso a memoria dos, una o ninguna vez.

• Inmediato: El dato se incluye directamente en la instrucción.
• Directo: La instrucción contiene la dirección de memoria del dato.
• Indirecto: La instrucción contiene la dirección de memoria donde se encuentra la dirección del dato.
• Indexado: La dirección del dato se calcula sumando el valor de un registro índice y un desplazamiento.
• Relativo: Se utiliza en instrucciones de salto. La nueva dirección se calcula sumando el valor actual del Contador de Programa (PC) y un desplazamiento.

Registros

Los registros son pequeñas unidades de memoria dentro del microprocesador que almacenan datos temporalmente.

• Contador de Programa (PC): Almacena la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
• Acumuladores: Registros utilizados por la Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
• Registro de Estado: Contiene información sobre el resultado de la última operación de la ALU.
• Puntero de Pila (SP): Apunta al último dato almacenado en la pila.
• Registros Punteros de Direcciones: Almacenan direcciones de memoria.
• Registros Índice: Se utilizan para el direccionamiento indexado.

Interfaces de E/S

Las interfaces de E/S permiten la comunicación entre el microprocesador y los periféricos.

Según el Formato de la Información:

• Paralelo
• Serie

Según el Tipo de Transferencia:

• Síncrona
• Asíncrona

Según el Tipo de Señales Eléctricas:

• Digitales
• Analógicas
• Mixtas

Según la Dirección de los Datos:

• Entrada
• Salida
• Programables

Según la Funcionalidad:

• Interfaces generales (USART, puertos paralelo)
• Interfaces dedicadas (Temporizadores, controlador de disco duro)
• Coprocesadores de E/S

Interrupciones

Las interrupciones permiten a los periféricos solicitar la atención del microprocesador.

Procedimiento:

• Petición (IRQ)
• Aceptación (IACK)
• Programa de tratamiento de la interrupción

Prioridad de Interrupciones:

• Prioridad fija
• Prioridad programable
• Prioridad por hardware

Interrupciones con Varios Periféricos:

• Líneas de petición y aceptación separadas
• Líneas de petición codificadas
• Daisy Chain