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Ejecución de Instrucciones El CPU ejecuta cada instrucción en una serie de pequeños pasos: 1. Búsqueda de la próxima instrucción desde memoria en el IR. 2. Cambia el PC para apuntar a la próxima instrucción. 3. Determina el tipo de instrucción de la que acaba de traer. 4. Si la instrucción usa dato en la memoria, determina donde esta (cálculo de la dirección efectiva). 5. Busca el dato, si lo hubiera, y lo transfiere a un registro interno. 6. Ejecuta la instrucción. 7. Almacena el resultado en el lugar adecuado. 8. Vuelve al paso 1 para comenzar a procesar la próxima instrucción. Esta secuencia es reconocida como 'Fetch-Decode-Execute Cycle'. Está claro que estos pasos podrían corresponder a la ejecución de un programa, necesariamente ejecutado por Hardware. Este programa sería lo que llamamos 'Intérprete' un poco antes. Luego de haber descifrado el lenguaje máquina L de una nueva computadora, el equipo de diseño puede decidir cuando construir un procesador en Hardware para ejecutar programas en L directamente o cuando escribir un intérprete en su lugar. En tal caso, deberán además, proporcionar la máquina para correr el intérprete, dado que el intérprete divide la instrucción m quina (convencional) en pequeñas etapas. La máquina donde corre el intérprete podrá a menudo ser mucho mas simple que si la implementación se hiciese directamente en Hardware. Por razones de economía y facilidad (metodología) en el diseño, esta situación se daba en la mayoría de las computadoras. El hecho de que los requerimientos de la lógica (en tiempos) no se puedan compatibilizar con los de la memoria de control, tornan en la actualidad a este sistema inconveniente. El conjunto de todas las instrucciones disponibles del programador constituye el 'Instruction Set' de un dado nivel. La cantidad varía de máquina a máquina, y de nivel a nivel. El nivel máquina convencional varía entre 20 y 300. El hecho de disponer de un gran número de instrucciones no necesariamente asegura el mejor resultado, pues muchas veces no podrá ser aprovechado a pleno por los compiladores. Su existencia se inspira en que al disponerlas en "hard" era mas rápida su ejecución que en "soft", y esto fue tremendamente favorecido cuando trabajamos con intérprete, los que al ser software, no imponía en principio limitación práctica al set de instrucciones a definir (excepción hecha del tamaño de la memoria de control). Lo actual es manejar un set de instrucciones limitado, arquitecturas RISC (Required Instruction Set Computers) frente a las anteriores CISC (set de instrucciones complejo). En las RISC el set de instrucciones se elige con mucho detenimiento, asegurando que cada función que se lleve al hard, esto es, al nivel máquina convencional, está claramente justificado; esto es, que no resulte más conveniente mantenerlo en el nivel superior. A su vez en éstas, el control es necesariamente cableado, no existe la microprogramación, la ejecución es directamente en hard. A nivel interno el CPU clásico como se llama, comprende: ALU, registros y Buses internos que definen lo que se llama 'Data Path'. 32
*El control microprogramado aventaja al control cableado en que: • No fija un techo para las instrucciones • Es mas fácil de implementar • Es mucho más sistemático que lo que sería desarrollar autómatas. *DATA PATH: Son todos los lugares del CPU donde se procesan los datos. Está compuesto por: REGISTROS BUSES(internos) ALU El DATA PATH no es responsable de que la instrucción se ejecute correctamente. Esta responsabilidad la lleva el Control Path se responsabiliza de determinar la performance última. A + B A B A B ALU A El contenido de los registros (un par de ellos) es transferido a los registros de entrada de la ALU (A Y B). Estos registros mantienen los operandos mientras la ALU esta calculando (suma, resta, y otras operaciones aritméticas y lógicas simples), almacenando el resultado en un buffer de salida (registro). Este podrá ser transferido a un registro y de allí de vuelta a memoria. Las instrucciones las podemos dividir en tres categorías: registromemoria, registro-registro, memoria-memoria. Registro-memoria permite que palabras de memoria sean transferidas, cargadas, en registros, los que podrán ser usados posteriormente como operandos en la ALU. Las registro-registro 33 REGISTROS
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