Arquitectura de Computadores Clase 2 Arquitecturas y Partes de la CPU.

Arquitectura de Computadores

Clase 2

Arquitecturas y Partes de la CPU

ÍndiceCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

4.Unidad de Central de Procesamiento (CPU)4.1 Partes de la CPU.4.2 Ciclo de la Instrucción.4.3 Conjunto de Instrucciones y tipos de funcionalidad.4.4 Diseño de una CPU básica.4.5 CISC/RISC.4.6 Modos de direccionamiento.4.7 Instrucciones en lenguaje de máquina.4.8 Subrutinas y Manejo de Stack.4.9 Interrupciones de software y hadware.

R.Mitnik 3

IntroducciónCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

Arquitectura de Computadores

Componente principal de un computador, encargado del control de flujo, decodificación y ejecución de instrucciones, y procesamiento y transferencia de datos.

Cerebro del computador

Unidad Central de ProcesamientoUnidad Central de Procesamiento(CPU o procesador)(CPU o procesador)

ÍndiceCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

4.1 Partes de la CPU.4.2 Ciclo de la Instrucción.4.3 Conjunto de Instrucciones y tipos de funcionalidad.4.4 Diseño de una CPU básica.4.5 CISC/RISC.4.6 Modos de direccionamiento.4.7 Instrucciones en lenguaje de máquina.4.8 Subrutinas y Manejo de Stack.4.9 Interrupciones de software y hadware.

Partes de la CPUCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

Responsabilidades Ejecutar Operaciones y Algoritmos Controlar Flujo del Programa Controlar Circuitos Internos

9

00

01 1100011001

02 1110001010

03 1110000000

04 0110011000

05 0000011000

06 0001111000

07 0000000100

08 1111000000

09 0000000101

0A 0000000000

Partes de la CPU

Requisitos: Procesar instrucción Leer datos Almacenar

Temporalmente los datos

ALU – FPU Almacenar

Resultados

Capítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

1101110111Load (7h)

4

5

00000010019

ALUALU

MemoriaEjecutar Operaciones y Algoritmos

00

01

02

03

04 0110011000

05 0000011000

06 0001111000

07 0000000100

08 1111000000

09 0000000101

0A 0000000000

1110000000

MOVE(0Ah)1110001010

1100011001ADD(09h)

Partes de la CPU

Ej. programa anterior.

LOAD (07h)

ADD (09h)

MOVE(0Ah)

GOTO(08h)


1101110111LOAD (07h)

4

5

ALUALU

9 Requisitos Instruction Pointer Mecanismos de Salto

9

GOTO(08h)

0000001001

Control de Flujo

Memoria

00 LOAD (07h)

01 ADD(09h)

02 MOVE(0Ah)

03 GOTO(08h)

04 0110011000

05 0000011000

06 0001111000

07 0000000100

08 1111000000

09 0000000101

0A 0000000000

Partes de la CPU

Ej. implementación


memoria

mux

ALU

0001111000

registro

Circuitos internos

Requisitos Buses internos. Señales de control.

ALU (función) Mux Registros (Load,etc) Contador (Inc,

Load,etc)

00000000contador

Partes de la CPU

Control & Decode procesa las instrucciones. ROM Espacio de Direccionamiento determina cantidad de

instrucciones Las salidas son señales de control para ejecutar

una instrucción.


Control & DecodeControl & DecodeInstrucción de k bits

n señales de control para

la instrucción

2k palabrasn bits por palabra

Partes de la CPU

Registros de la CPURegistros de la CPU


Registros de la CPU

Un procesador incluye: registros visibles para el usuario registros de control/estado.

Capítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU) – Partes de la CPU

Registros Visibles. Pueden referenciarse en las instrucciones. Se clasifican en:

Uso general. Datos. Direcciones. Códigos de Condición

Registros de la CPUCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU) – Partes de la CPU

¿Cuántos registros de propósito general?

Óptimo entre 8 y 32 Pocos registros demasiados accesos a memoria. Muchos registros no reducen considerablemente las

referencias a memoria Muchos registros CPU más compleja.


¿De cuántos bits deben ser los registros?

Deben ser de un número suficiente tal que se puedan manejar las direcciones a memoria.

Además deben ser capaces de manejar una palabra completa.

A veces se combinan dos registros para conformar uno solo.


Registros Control/Estado. controlar el funcionamiento de la CPU

PC = program counter: contiene la dirección de la instrucción a captar

IR = instruction register: contiene la última instrucción captada

MAR = memory address register: contiene la dirección de una posición de memoria.

MBR = memory buffer register: contiene la palabra de datos a escribir en memoria, o la palabra leída más recientemente


Registros Control/Estado. Adicionalmente se cuenta con PSW = program

status word: Signo: contiene elbit de signo del resultado de última

operación Cero: puesto a uno cuando el resultado es 0 Acarreo: puesto a uno si en la suma hay acarreo o

en la resta hay un adeudo del bit más significativo Igual: puesto a uno si el el resultado de una

comparación lógica es la igualdad Desbordamiento: Usado para indicar

desbordamiento aritmético


Registros Control/Estado. Adicionalmente se cuenta con PSW = program

status word:(continuación)

Interrupciones: usado para permitir o inhabilitar interrupciones

Supervisor: indica si la CPU funciona en modo supervisor o usuario. Únicamente en modo supervisor se pueden ejecutar ciertas instrucciones privilegiadas y se puede acceder a ciertas áreas de memoria

00 LOAD (07)

01 ADD(09)

02 GOTO(0A)

03 1110000000

04 0110011000

05 0000011000

06 0001111000

07 0000000100

08 1111000000

09 0000000101

0A 0000000000

Partes de la CPU

Ej. Implementación modificado


memoria

mux

ALU

0001111000

registro

00000000

contador

IRIRControl & Control & DecodeDecode

Señales de Control

Partes de la CPUCapítulo 4 : Unidad de Procesamiento Central (CPU)

Partes de la CPU. Registros

Program Counter Instruction Register Uso general

ALU FPU Control & Decode Buses Circuitería

Resumen

Distintas arquitecturas

Partes de la CPU y sus funciones Registros

Visibles Control/Estado

ALU, FPU Control & Decode

Decodificación de instrucciones Señales de control

Buses Internos Circuitería

Resumen

Utilización de funciones en Excel

Las funciones son fórmulas predefinidas que ejecutan cálculos por medio de valores

específicos, denominados argumentos, y que, en general, devuelven un resultado.

El uso de funciones simplifica al mismo tiempo que potencia las posibilidades en cuanto al cálculo que ofrece la planilla.

Por ejemplo si tenemos que calcular el total gastado en una semana teniendo como datos los gastos diarios haríamos lo siguiente:

HOJA DE CÁLCULO EXCELReferencias de celdas y rangosLa referencia de celda tiene cuatro estilos:• Relativa. La referencia es totalmente relativa. Cuando se copia la

fórmula, la referencia de la celda se ajusta a su nueva colocación. Por ejemplo, A1.

• Absoluta. La referencia es totalmente absoluta. Cuando se copia la fórmula, la referencia de la celda no cambia. Por ejemplo $A$1.

• Fila Absoluta. La referencia es parcialmente absoluta. Cuando se copia la fórmula, la parte de la columna se ajusta, pero la parte de la fila no cambia. Por ejemplo: A$1.

• Columna Absoluta. La referencia es parcialmente absoluta. Cuando se copia la fórmula, la parte de la fila se ajusta, pero la parte de la columna no cambia. Por ejemplo: $A1.

Todas las referencias de celdas y rangos son relativas por defecto. Para cambiar una referencia basta con añadir el signo del dólar ($) manualmente.

HOJA DE CÁLCULO EXCEL

Ejemplo de referencias no relativas

HOJA DE CÁLCULO EXCELReferenciar otras hojas o libros de cálculo• Las referencias a celdas y rangos no deben encontrarse

necesariamente en la misma hoja de la fórmula. Para referirse a una celda de una hoja de cálculo diferente hay que colocar, antes de la referencia de la celda, el nombre de la hoja seguida por un signo de exclamación.

=Hoja2!A1+1• También es posible crear fórmulas de vínculo para referirse a una

celda de un libro de trabajo diferente. Para ello hay que anotar, antes de la referencia de la celda, el nombre del libro (entre corchetes), el nombre de la hoja de cálculo y el signo de exclamación.

=[Libro1]Hoja1!A1+1

HOJA DE CÁLCULO EXCELReferenciar otras hojas o libros de cálculo• Si el libro de trabajo incluye en la referencia uno o más espacios,

es necesario encerrarlo (y el nombre de la hoja) entre apóstrofos. Por ejemplo:

=´[Base de datos.xls]Hoja8´!A1+1

• Si el libro de trabajo está cerrado, es necesario añadir la ruta de acceso a la referencia del libro de trabajo. He aquí un ejemplo:

=´C:\Mis Documentos\[Base de datos.xls]Hoja8´!A1+1

HOJA DE CÁLCULO EXCELEl uso de nombres • Se pueden nombrar celdas, rangos, filas, columnas, gráficos y

otros objetos. Una ventaja única que proporciona Excel es la de poder asignar nombres a valores o fórmulas que ni siquiera aparecen en las celdas de la hoja de cálculo.

Nombrar celdas y rangos• Se pueden crear nombres para las celdas o los rangos mediante

INSERTAR NOMBRE DEFINIR (o presionando Control-F3).• Se puede elegir INSERTAR NOMBRE CREAR para la creación de

nombres automáticamente para celdas o rangos basados en títulos de filas o columnas de una hoja de cálculo.

HOJA DE CÁLCULO EXCELNombrar celdas y rangos• Por ejemplo en la siguiente figura, B2:E2 tienen designado el nombre

Norte, B3:E3 se denomina Sur, y así sucesivamente. Verticalmente, B2:B5 tiene designado el nombre de Trim-1, C2:C5 el de Trim-2, etc.

HOJA DE CÁLCULO EXCELAplicar nombres a referencias existentes

• Si se crea un nuevo nombre para una celda o rango, Excel no usa automáticamente el nombre en lugar de las referencias existentes en las fórmulas. Por ejemplo, suponiendo que existe la siguiente fórmula en la celda F10:

=A1-A2

Si se define el nombre Ingresos para la celda A1 y Gastos para la celda A2, Excel no cambiará automáticamente la fórmula a =Ingresos-Gastos. Sin embargo, es bastante fácil reemplazar las referencias a celdas o rangos por sus correspondientes nombres. Primero hay que seleccionar el rango que se quiere modificar. Después se elige el comando INSERTAR, NOMBRE, APLICAR. En el cuadro de diálogo Aplicar nombres hay que seleccionar los nombres que se quieren aplicar y después hacer clic en el botón Aceptar. Excel reemplaza las referencias del rango con los nombres en las celdas seleccionadas.


Intersección de nombres

• Excel posee un operador especial denominado operador de intersección que aparece cuando está trabajando con rangos. Este operador es el operador espacio. Al usar nombres con el operador intersección se facilita la creación de fórmulas significativas. Por ejemplo la siguiente fórmula

=Trim-2 Sur

devolverá el resultado 180 (o intersección del rango Trim-2 y el rango Sur.

Para obtener el total de la región Oeste, se puede usar la función:

=SUMA(Oeste)


Designar nombres para columnas y filas• Con Excel también se pueden designar nombres para filas y columnas

completas. En el ejemplo anterior, se ha asignado el nombre Trim-1 al rango B2:B5. De forma alternativa, se puede designar el nombre Trim-1 a toda la columna B, Trim-2 a toda la columna C, etc...

Ámbito de los nombres• Normalmente, una celda o rango denominado tiene un ámbito a nivel de

un libro de cálculo; en otras palabras, se puede usar el nombre en cualquier hoja de cálculo de un libro.

• Los nombres que tienen un ámbito de hoja de cálculo se podrán usar sólo en la hoja donde fueron definidos; de hecho, un nombre de este tipo no será visible en el Cuadro de nombres de una hoja en la que no esté definido. Tampoco se encontrará el nombre al nivel de una hoja de cálculo en el cuadro de diálogo definir nombre de cualquier hoja en la que no esté definido.


Ámbito de los nombres• Para crear un nombre a nivel de una hoja de cálculo, se debe definir el

mismo precedido por el nombre de la hoja, por ejemplo:

=Hoja1!Ventas

Nombrar constantes

Esto se hace con la opción INSERTAR DEFINIR NOMBRE.


Nombrar fórmulas• Además de nombrar celdas, rangos y constantes también se puede

introducir una fórmula directamente en la casilla Se refiere a: del cuadro de diálogo Definir nombre para crear el nombre de la fórmula.

Esto se hace con la opción INSERTAR DEFINIR NOMBRE.

Con una fórmula:

Con una función:

=NOM=NOMBREBRE

Sintaxis de una función

NOMBRE se refiere a la denominación de la función.

(argumento(argumento11;argumento;argumento22;...argu;...argumentomentonn))

Cada función tiene un conjunto de argumentos válidos. Pueden ser valores numéricos, alfanuméricos, direcciones de celdas, valores lógicos, etc., e incluso otras funciones.

Para ingresar funciones:

Si se conoce la sintaxis de la función, puede ingresarse manualmente en la celda respectiva.

Caso contrario se hará uso del asistente de funciones desde el menú INSERTAR --> FUNCIÓN o seleccionando de la barra de herramientas.

La función ingresada se visualizará en la barra de fórmulas:

La función ingresada se visualizará en la barra de fórmulas:

Utilizando el asistente de funciones:

1111 2222

3333

1- 1- Clasificación por tipo de función1- 1- Clasificación por tipo de función

2- 2- Lista de funciones disponibles2- 2- Lista de funciones disponibles

3- 3- Breve descripción de la función3- 3- Breve descripción de la función

El asistente de funciones

Una vez elegida una de las funciones de la lista, se visualizará un asistente en donde para cada argumento de la función existe un cuadro de texto .

Al presionar se accede a la planilla para seleccionar las celdas que conforman el argumento

Algunas funciones de propósito general:


Categorías de funciones• Financieras• Fecha y Hora• Matemáticas y Trigonométricas• Estadísticas• Búsqueda y referencia• Bases de Datos• Texto• Lógicas• Información

AutoSum

Función SUMA

=SUMA(argumento1;argumento2;...argumenton)

Función matemática que devuelve el resultado de la adición de los argumentos, que pueden ser valores, direcciones de celdas o rangos de celdas. Si el contenido de la celda es de tipo alfanumérico, se ignora.

Ejemplo:

Función PROMEDIO

=PROMEDIO(argumento1;argumento2;...argum

enton)

Función estadística que devuelve el promedio o media aritmética de los argumentos especificados. Estos pueden ser valores, referencias de celdas o rangos de celdas.

Ejemplo:

Función CONTAR

=CONTAR(argumento1;argumento2;...argumenton

)

Función estadística que cuenta el número de celdas que contienen valores numéricos. Los argumentos que son valores de error o bien un texto que no puede traducirse en números, se pasan por alto.

Ejemplo:

Funciones MÁXIMO y MÍNIMO

=MAX(argumento1;argumento2;...argumenton)

=MIN(argumento1;argumento2;...argumenton)

Funciones estadísticas que devuelven, respectivamente, el máximo y el mínimo de un conjunto de valores o contenidos de celdas consignados en los argumentos. Si los argumentos no contienen números, ambas funciones devuelven 0.

Ejemplos:

Las Funciones Estadísticas más utilizadas en Excel (II)

•Función Moda.

=MODA(Números)

Proporciona como resultado el valor que más se repite en un rango dado.

•Función Contara

=CONTARA(Rango)

Cuenta las celdas no vacías en un rango dado.

Las Funciones Estadísticas más utilizadas en Excel (III)

•Función Contar.si

CONTAR.SI(Rango)

Cuenta las celdas en el rango que coinciden con la condición dada.

•Función Mediana

=MEDIANA(Números)

Halla el número que se encuentra en medio de un conjunto de números, es decir, la mitad de los números es mayor que la mediana y la otra mitad es menor.

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