Fundamentos de Autómatas Programables y Arquitectura de Microprocesadores
Sistemas de Control y Automatización
Autómatas programables: Son sistemas microprogramables basados en un chip microcontrolador al que se le añaden sistemas de control de potencia, tales como contactores o relés. Están destinados al control de maquinaria industrial y automatización.
Pequeños automatismos: Son sistemas gobernados por microprocesadores, microcontroladores o microcontroladores PIC destinados a controlar electrodomésticos, rótulos luminosos, calculadoras programables, pequeños sistemas de alarmas, entre otros.
Arquitectura Interna de la CPU
La CPU posee en su interior los siguientes elementos: unidad de proceso (unidad aritmético-lógica ALU), unidad de control (decodificación e interpretación), acumuladores y registros, y contador de programa.
Unidad de Proceso
Es la zona donde se realizan las operaciones aritméticas y lógicas con los datos procedentes de la memoria central o contenidos en registros. También realiza todas las transferencias de datos hacia la memoria o desde esta. Se compone de:
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
- Acumulador
- Registro de estado
ALU, Acumuladores y Registros
Son pequeñas memorias internas del microprocesador donde se almacenan temporalmente los resultados intermedios de las operaciones.
Los registros están formados por biestables colocados de tal forma que pueden almacenar la información en un momento determinado. La longitud de los registros viene determinada por el número de biestables. Todas las operaciones se realizan a través del acumulador, apareciendo el resultado en el mismo.
Unidad de Control
Es la parte más importante del microprocesador y es la encargada de gobernar el funcionamiento global del mismo. Dispone de los siguientes elementos:
- Contador de programa
- Registro de instrucción
- Decodificador de instrucciones
- Reloj
- Secuenciador
La unidad de control contiene otra serie de registros: registros internos (de instrucciones, de direcciones, de datos), registros auxiliares y registro SP (stack pointer).
El Reloj y la Sincronización
Reloj: Para que el microprocesador genere todas las señales necesarias para controlar los restantes bloques del sistema y para que todo el sistema vaya en sincronía, se parte de ondas cuadradas de frecuencia constante generadas por un cristal de cuarzo.
La frecuencia de este reloj se mide en MHz y determina la velocidad de funcionamiento y proceso del microprocesador. El periodo de esta señal de reloj se denomina ciclo de reloj.