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Estructura y funcionamiento de la CPU

Las CPU modernas se organizan y funcionan mediante una serie de registros y ciclos bien definidos. Existen diferentes arquitecturas como ARM, RISC-V y x86, cada una con sus propios tipos de registros generales y específicos, tales como registros de enlace, de programa y de estado.

Estructura y funcionamiento de la CPU

Estructura y funcionamiento de la CPU

Estructura de registros

Registro base:
Registros de Direcciones:
Este registro especial almacena la dirección exacta de la celda de memoria
Registros de Datos:
Contenido del Registro:
Pequeña unidad de memoria dentro de un procesador que almacena datos
Jerarquía de Registros

Organización de registros de CPU reales

Arquitectura RISC-V:
Registros generales: Registro de enlace (ra): Registro de programa (pc): Registros de estado:
Arquitectura ARM:
Registros generales: Registro de enlace (LR): Registro de programa (PC): Registro de estado del programa (CPSR):
Arquitectura x86 (Intel y AMD):
Registros generales: Registros de segmento: Registros de índice: Registro de bandera: Puntero de instrucción (EIP):

Conjunto de Instrucciones: Características y Funciones

Clasificación del Conjunto de Instrucciones
-Transferencia de datos -Aritméticas -Lógicas -De desplazamiento -De rotación -De comparación
Segmentación de Instrucciones (Pipeline)
Una técnica de diseño de procesadores que permite ejecutar múltiples instrucciones en paralelo
Conjunto de Instrucciones
Es el vocabulario básico que un procesador entiende y puede ejecutar.

Registros de Control y Estado

La ALU realiza operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos almacenados en los registros.
El PC, IR, MAR y MBR trabajan en conjunto para ejecutar una instrucción.
ALU y Registros Intermedios:
Componente fundamental de un procesador encargado de realizar las operaciones matemáticas y lógicas básicas.
Interacción entre Registros:
Registros de Control:
Registros de Estado:
Esta información es esencial para controlar el flujo de ejecución de un programa

Organización del procesador

Subtopic
Control/estado: Controlan el funcionamiento interno del procesador.
Uso especial: Tienen funciones específicas, como el acumulador.
Uso general: Almacenan datos que el programador puede manipular directamente.

Ciclo Fetch-Decode-Execute

Execute (Ejecución):
Decode (Decodificación):
Fetch (Búsqueda):
Ciclo de Instrucción (Fetch-Decode-Execute):