Estructura de una microcomputadora
Las
computadoras constan de tres secciones: la unidad central de proceso
(CPU, por sus siglas en inglés), la cual reconoce y ejecuta las instrucciones de un programa; los circuitos
de interfase de entrada y salida, los cuales controlan las comunicaciones
entre la computadora y el mundo exterior, y la memoria, donde se
almacenan las instrucciones y datos de un programa. Las señales digitales
se desplazan de una sección a otra a través de vías llamadas buse
En ocasiones el chip del microprocesador
sólo contiene la CPU, mientras que en otros casos en un chip están todos los
componentes necesarios de una computadora. A los microprocesadores que tienen
memoria y diversas configuraciones de entrada/salida en un mismo chip se llaman
microcontroladores. En efecto, se trata de verdaderas microcomputadoras
en un solo chip.
Buses
El bus de
datos se utiliza para transportar palabras a o desde la CPU, la memoria o las
interfases de entrada salida..
Entre más líneas
tenga el bus de datos, más larga podrá ser la palabra que se utilice. El rango
de valores que puede adoptar un elemento de datos está restringido al espacio
correspondiente a una determinada longitud de palabra. Los primeros microprocesadores
eran dispositivos de 4 bits.
Existen
diversos tipos de registros; la cantidad, dimensión y tipo de
éstos varía de un microprocesador a otro. Los siguientes son los registros más
comunes:
I. Acumulador
El registro
de acumulación (A o Acc) es donde en forma temporal
se guardan los resultados de la unidad aritmética y lógica, Para que la CPU
pueda habilitar el acceso, es decir, hacer uso de las instrucciones o datos
guardados en la memoria, es necesario que proporcione la dirección de memoria
del dato requerido, utilizando el bus de direcciones.
2. Registro
de estado, o registro
de código de condición o registro
de banderas
Este registro
contiene información relacionada con el resultado de la
última operación realizada en la unidad aritmética y lógica.
3. Registro
contador del programa (PC por sus siglas en inglés) o indicador
de instrucciones (IP, por sus siglas en inglés) Mediante este registro la
CPU controla su posición en un programa
4. Registro
de direccionamiento de memoria (MAR)
Este contiene
la dirección de los datos.
5. Registro
de instrucciones (IR por sus siglas en inglés)
Este registro
guarda instrucciones. Una vez leída la instrucción de la memoria, la CPU
la guarda en el registro de instrucciones, la instrucción puede entonces decodificarse
y usarse para ejecutar una operación.
6. Registros
de propósito general
Estos
registros sirven para almacenar datos o direcciones en forma temporal y se
utiliza en operaciones de transferencias entre varios registros.
7. Registro de apuntador depila (SP por
sus siglas en inglés)
El contenido
de este registro almacena una dirección que define
el tope de la pila en la memoria RAM.
Memoria
En la unidad
de memoria se guardan datos de tipo binario; físicamente
está formada por uno o varios circuitos integrados. El tamaño de la memoria
dependerá de la cantidad de líneas del bus de dirección.
Existen
varios tipos de unidad de memoria:
1. ROM
Cuando se
guardan datos en forma permanente, se utiliza un dispositivo de memoria
conocido como memoria de sólo lectura (ROM por sus
siglas en inglés). Las memorias ROM se programan con el contenido que se
requiere durante la fabricación del circuito integrado.
2.PROM
El término ROM
programable (PROM por sus siglas en inglés) se refiere a las memorias ROM
que puede programar el usuario.
3. EPROM
El término ROM
borrable y programable (EPROM por sus siglas en inglés) se refiere a las
memorias ROM que es posible programar y modificar.
4. EEPROM
La PROM eléctricamente
borrable (EEPROM por sus siglas en inglés) es
similar a las EPROM, pero para el borrado se utiliza un voltaje relativamente
alto, en vez de la luz ultravioleta.
5. RAM
Los datos
temporales, es decir, aquellos con los que en un momento dado se realizan
operaciones, se guardan en una memoria de lectura/escritura conocida como memoria
de acceso aleatorio (RAM por sus siglas en inglés), es la
que se puede leer y escribir.
Entrada/salida
La operación de
entrada/salida se define como la transferencia de datos entre el
microprocesador y el mundo exterior. El término dispositivos periféricos se
refiere a las piezas de equipo que intercambian datos con una arquitectura de
microprocesador. Una de las funciones más importantes de uno de estos circuitos
es sincronizar la transferencia de datos entre el microprocesador y el
dispositivo periférico
Microcontroladores
El microcontrolador consiste en
la integración en un chip de un microprocesador con memoria, interfases de
entrada/salida y otros dispositivos periféricos como temporizadores.
Un
microcontrolador común tiene terminales para la conexión
externa de entradas y salidas, alimentación eléctrica y señales de reloj y de
control.
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| Diagrama de bloques de un microprocesador |
Selección de un microprocesador
Al elegir un
microcontrolador se deben considerar los siguientes factores:
1 Número de
puertos de entrada/salida
2 Interfaces necesarias
3 Necesidades de memoria
4 Cantidad de interrupciones necesarias
5 Velocidad
de procesamiento requerida
Programación
Un método de uso
común para diseñar programas es el siguiente:
1 Definir el problema, indicando con toda
claridad
2 Definir el algoritmo que se va a utilizar.
Un algoritmo es la secuencia de pasos que definen el método de
solución del problema.
3 En sistemas con menos de mil
instrucciones, es útil representar el algoritmo mediante
un diagrama de flujo
4. Traducir el diagrama de flujo/algoritmo a
instrucciones que el microprocesador sea capaz de ejecutar. Para ello, se
escriben las instrucciones en determinado lenguaje
5. Probar y depurar el programa. A los errores
del programa se les conoce como defecto o error de programa, y al
proceso de rastreo y eliminación se le denomina depuración.
El seudocódigo
consiste en dibujar un diagrama e implica elaborar un programa como una
secuencia de funciones u operaciones en las que se recurre al elemento
IF-THEN-ELSE (SÍ-ENTONCES-O) y al elemento de repetición WHILE-DO (EN TANTO
(QUE)-HACER).
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