El documento describe el funcionamiento básico de una CPU (unidad central de procesamiento). Explica que la CPU ejecuta instrucciones de forma secuencial leyéndolas de la memoria principal y realizando las operaciones correspondientes. Como ejemplo, detalla la ejecución paso a paso de un pequeño programa que realiza operaciones matemáticas básicas.

1. Componentes del ordenador Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) 8 Memoria Principal Periférico 1 Periférico n Memoria Secundaria El bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un ordenador entre ordenadores

2. Bus del sistema Memoria Principal Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n CP ( Contador de Programa) Dirección de memoria de la siguiente instrucción que debe ser ejecutada. Ac (Acumulador): registro que se encuentra en la ALU, donde se almacena el primer dato para el caso de operaciones binarias, y el resultado de la operación de la ALU. DM: Dirección de memoria de la que se quiere leer, o donde se quiere escribir. RI (Registro de Instrucción) : guarda la instrucción que está siendo ejecutada ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . CP DM RI Ac ALU

3. 1. Cargar el programa Bus del sistema Memoria Principal Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 0001 0111 0001 1000 0100 0111 1000 1000 0101 1001 1100 1001 1111 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . CP DM RI Ac ALU

4. ¿Qué significa el programa? (i) Diccionario código máquina-castellano 0001: leer 1100: escribir (en pantalla) 1000: sumar 1001: restar 1010: multiplicar 1011: dividir 0100: cargar (en el acumulador) 0101: almacenar (en memoria principal) almacenar leer leer cargar sumar escribir fin 0001 0111 0001 1000 0100 0111 1000 1000 0101 1001 1100 1001 1111 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010

5. ¿Qué significa el programa? (y ii) almacenar leer leer cargar sumar escribir fin El programa utiliza variables , que también se almacenan en la memoria principal C A B A B C C A B 0001 0111 0001 1000 0100 0111 1000 1000 0101 1001 1100 1001 1111 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010

6. 2. Inicializar el Contador de Programa (CP) Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac DM RI ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 Memoria Principal . . . leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n CP 0000

7. 3. Leer de memoria la dirección indicada por CP Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac DM RI ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 Memoria Principal . . . leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n CP 0000

8. 4. Almacenar en RI y DM la instrucción leída Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 Memoria Principal . . . Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n DM RI CP 0000 leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 leer A

9. 5. Incrementar en 1 el CP Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 Memoria Principal . . . Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n DM RI CP 0000 leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 leer A 0001

10. 6. Ejecución de la instrucción leída Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 CP 0000 leer A 0001 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 Periférico n

11. ¿ y ahora? Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 Ha terminado de ejecutarse la primera instrucción. Como no es instrucción de fin, se vuelve otra vez al paso 3 (leer de memoria la celda que indica CP) CP 0000 leer A 0001 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 Periférico n

12. Ejecución de la segunda instrucción Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 CP 0000 0001 0010 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n leer A leer B

13. Ejecución de la tercera instrucción Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 ALU CP 0000 0010 0011 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n leer B cargar A Ac 10

14. Ejecución de la cuarta instrucción Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 CP 0000 0011 0100 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n cargar A sumar B Ac 10 25 ALU

15. Ejecución de la quinta instrucción Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria Periférico 1 DM RI 10 CP 0000 0100 0101 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n sumar B almacenar C Ac 10 ALU 25 25

16. Ejecución de la sexta instrucción Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria DM RI 10 25 CP 0000 0101 0110 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n almacenar C escribir C Ac 10 ALU 25 25 Periférico 1

17. Final del programa Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 . . . Memoria Secundaria DM RI 10 25 CP 0000 0110 0111 Memoria Principal leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 10 15 Periférico n escribir C fin 0000 Ac 10 ALU 25 25 Periférico 1

19. 3. Leer de memoria la dirección indicada por CP Bus del sistema Unidad Central de Proceso (CPU) Ac DM RI ALU Unidad de Control Señales de control internas 8 8 8 4 4 4 4 Memoria Principal . . . leer A leer B cargar A sumar B almacenar C escribir C fin 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A B C 1010 1011 Memoria Secundaria Periférico 1 Periférico n CP 0000 A

20. 0001 0001 0100 1000 0101 1100 1111 0111 1000 0111 1000 1001 1001 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0001 0111 0001 1000 0100 0111 1000 1000 0101 1001 1100 1001 1111 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ????

21. Paso 1: cargar el programa en la RAM 25 ALU UC Microprocesador RAM 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0001 0001 0100 1000 0101 1100 1111 0111 1000 0111 1000 1001 1001 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0001 0001 0100 1000 0101 1100 1111 0111 1000 0111 1000 1001 1001 0000

22. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 10 Leer ???? ???? ALU UC ???? ???? ???? ????

23. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 Leer ???? ???? ALU UC ???? ????

24. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 10 Copiar ALU UC ???? ????

25. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 10 10 15 25 Sumar ALU UC ???? ????

26. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 10 25 15 25 25 Almacenar ???? ???? ALU UC

27. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 10 25 15 25 25 25 25 Escribir ALU UC

28. 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 A A: A B B: B C C: C 15 10 10 25 15 25 25 25 25 ALU UC

29. El ordenador en acción 25 Microprocesador RAM Periféricos de entrada, salida el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un ordenador entre ordenadores

30. Unidad Central de Proceso (CPU) PP CP Ac DM RI ALU Unidad de Control Señales de control internas Subbus de control Subbus de datos Subbus de direcciones Bus del sistema 16 16 16 16 12 12 12 2 4 4 Memoria Principal . . . Periférico 1 Periférico n . . . Memoria Secundaria 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 Leyenda datos e instrucciones señales de control código de instrucciones direcciones de celda o periférico

31. Unidad Central de Proceso (CPU) PP CP Ac DM RI ALU Unidad de Control Señales de control internas Subbus de control Subbus de datos Subbus de direcciones Bus del sistema 16 16 16 16 12 12 12 2 4 4 Memoria Principal 16 bits 0000 1 2 3 325 2 12 -2 2 12 -1 . . . Periférico 0 Periférico 1 Periférico n . . . Leyenda datos e instrucciones señales de control código de instrucciones . . . . . . +172 0000 0000

32. 0001 0111 0001 1000 0100 0111 1000 1000 0101 1001 1100 1001 1111 0000 ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? ???? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010

33. Variables 0111 1000 0111 1000 1001 1001 0000 Leer Leer Copiar Sumar Almacenar Escribir Fin 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 A A: A B B: B C C: C El programa utiliza variables , que también se almacenan en la memoria principal ???? ???? ???? ???? ???? ????