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UD.-8. Análisis y estructura de
sistemas microprogramables.
José Gorjón
JOSE GORJON
1-1
UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Índice
Índice
Objetivos.
Introducción.
Estructura de un sistema microprogramable.
Estructura de un sistema microprogramable con microprocesador.
Arquitectura de un microprocesador.
Las subrutinas y la pila de memoria en un microprocesador.
Las interrupciones en un microprocesador.
Sistema microprogramables con microcontrolador.
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Objetivos.
Estructura de bloques de un sistema programable.
Estructura de un microprocesador.
Diferenciar entre un microprocesador y un microcontrolador.
Instrucciones.
Subrutinas e interrupciones.
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1-3
Introducción.
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Cableada
Cableada versus
versus Programable
Programable
Electrónica Cableada
Diseño con puertas
lógicas.
Dedicada
Un diseño una aplicación.
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Electrónica Programable
Gran cantidad de
funciones.
Un diseño varias
aplicaciones.
Programa residente en
memoria.
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Ventajas
Ventajas de
de la
la lógica
lógica programable.
programable.
Reducción del tamaño.
Aumento de la fiabilidad.
Mantenimiento.
Reducción del tiempo de diseño de estos sistemas.
Método de programación.
Reducción de los costes de producción.
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Distribución
Distribución de
de ventas
ventas según
según su
su aplicación.
aplicación.
Porcentaje
Aplicación o Área.
1/3
Aplicaciones relacionadas con los computadores y sus
periféricos.
1/4
Aplicaciones de consumo (TV, vídeo, electrodomésticos,
juegos, etc.)
16%
Área de las comunicaciones.
16%
Aplicaciones industriales.
10%
Industrias de automoción.
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Aplicaciones
Aplicaciones
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Evolución
Evolución yy perspectivas
perspectivas
Evolución y previsión del mercado de uC
Ventas de uC (millones de $)
Ventas de uC (millones de unidades)
12000
3000
10000
2500
2000
8000
4-bit
4-bit
6000
8-bit
1500
8-bit
16-bit
16-bit
4000
1000
2000
500
0
0
'90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00
'90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00
Previsiones de WSTS & ICE en 1994. Al parecer, las ventas reales han
superado las previsiones (pueden haber estado en torno a los 7500 millones
de unidades de uC para el 2000).
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Webs:
Webs:
www.atmel.com
www.chipcon.com
www.freescale.com
www.microchip.com
www.rfm.com
www.ti.com
www.xemics.com
www.zigbee.org
www.palowireless.com/zigbee/whati
s.asp
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www.amd.com
www.analog.com
www.fairchildsemi.com
www.infineon.com
www.intel.com
www.maxim-ic.com
www.oki.com
www.renesas.com
www.semiconductors.philips.com
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Estructura de un sistema
microprogramable.
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1-13
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Arquitectura
Arquitectura Von
Von Neumann
Neumann
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Memorías
Memorías
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Harvard
Harvard vs.
vs. Von
Von Neumann
Neumann Block
Block Architectures
Architectures
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Microprocesadores
Microprocesadores yy Microcontroladores
Microcontroladores
Microprocesador (uP): circuito de computación integrado en
un chip
Microprocesador
ALU
Memoria
CU
REGS
Dispositivos
de
Entrada
y Salida
(interruptores,
relés, teclado,
ratón, pantalla,
disco, etc.)
Microcontrolador (uC): Dispositivo integrado que incluye un
microprocesador, memoria y dispositivos periféricos (dispositivos
de entrada/salida, convertidores A/D, puertos de comunicación,
etc.).
Microcontrolador
Memoria
CPU (micro)
ALU
CU
E/S
(interruptores,
relés, teclado,
ratón, pantalla,
disco, etc.)
REGS
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Tipos
Tipos de
de uP
uP yy uC
uC
Arquitectura:
Propósito general: Aplicables en muchos casos. Generalmente con bajas
prestaciones.
DSP (Digital Signal Processor): Especialmente optimizados para
aplicaciones de tratamiento de señal.
ASIP (Application Specific Integrated Processor): Diseñado y optimizado
para una aplicación concreta.
Otros: Cada día, las fronteras entre unos y otros tipos están menos definidas.
Ej: ¿Qué es un Pentium? -> Se utiliza en muchas aplicaciones (¿propósito
general?), aunque con instrucciones específicas y orientación a multimedia (¿ASIP?), y
muy optimizado para dar altas prestaciones en gráficos (¿DSP?).
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CPU
CPU (Microprocesador)
(Microprocesador)
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Unidad
Unidad de
de control
control
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Decodificación
Decodificación de
de una
una instrucción.
instrucción.
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Unidad
Unidad aritmético-lógica
aritmético-lógica (ALU)
(ALU)
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
ALU
ALU (Unidad
(Unidad Aritmético-Lógica)
Aritmético-Lógica)
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Registros
Registros
Registros de
propósito especifico.
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Buses
Buses
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Bus
Bus compartido,
compartido, buffer
buffer triestado.
triestado.
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Funcionamiento de un procesador.
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Ciclo
Ciclo de
de instrucción.
instrucción.
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Ciclo
Ciclo de
de instrucción.
instrucción.
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Ciclo
Ciclo de
de instrucción.
instrucción.
JOSE GORJON
1-36
UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Ciclo
Ciclo de
de instrucción.
instrucción.
JOSE GORJON
1-37
UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Las
Las subrutinas
subrutinas yy la
la pila
pila de
de memoria
memoria en
en un
un microprocesador.
microprocesador.
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Las
Las subrutinas
subrutinas yy la
la pila
pila de
de memoria
memoria en
en un
un microprocesador.
microprocesador.
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UD-8 Análisis y estructura de sistemas microprogramables.
Interrupciones
Interrupciones en
en un
un microprocesador.
microprocesador.
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Subrutina
Subrutina de
de atención
atención aa la
la interrupción.
interrupción.
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Procesamiento
Procesamiento paralelo.
paralelo. (Subscalar,
(Subscalar, yy superscalar)
superscalar)
Subescalar
Escalar
Superescalar
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PIC
PIC
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80C51
80C51 Block
Block Diagram
Diagram
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80C51
80C51
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Bibliografía
Bibliografía
Patterson & Hennessy “Computer Architecture: A Quantitative Approach” Morgan Kaufmann
Publishers
Wakerly, J “Microcomputer Architecture and Programming” J. Wiley, New York
S. Lanceta, L. Peciña “Microcontroladores industriales MCS-51” Edebé Profesional.
F. Remiro, A. J. Gil, L.M. Cuesta “Lógica digital y microprogramable” McGraw Hill Ciclo
Formativo Grado Superior.
J.Mª Angulo, I. Angulo “Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones, primera parte
PIC16F84” McGraw Hill
J.Mª Angulo, S. Romero, I. Angulo “Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones,
segunda parte PIC16F87x” McGraw Hill
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Recursos
Recursos Web:
Web:
http://www.intel.com/
Search for the Intel Museum
http://www.ibm.com
http://www.motorola.com (PowerPC)
http://www.microchip.com
Charles Babbage Institute
Intel Developer Home
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