Resumen de Fundamentos de Arquitectura de Computadoras

## Introducción Los secuenciadores son el corazón del control de la Unidad de Control (UC): generan y distribuyen las microórdenes necesarias para ejecutar cada instrucción. Existen dos modelos principales: **secuenciador cableado** y **secuenciador microprogramado**. Ambos producen señales de nivel e impulsionales que gobiernan los distintos órganos del procesador siguiendo cronogramas diseñados para cada operación. > Definición: Un secuenciador es el conjunto de lógica (cableada o basada en memoria) encargado de producir, en el tiempo adecuado, las microórdenes que controlan la ejecución de las instrucciones. ## Modelos de secuenciador: visión general ### Secuenciador cableado - Implementación: circuitos lógicos fijos (puertas, conectores) que generan microórdenes para cada operación. - Ventajas: mayor velocidad, respuesta rápida porque no depende de accesos a memoria de control. - Desventajas: mayor coste, mayor tamaño físico y consumo de energía; difícil de modificar o corregir. > Definición: Secuenciador cableado es un diseño donde las microórdenes se generan por redes lógicas fijas instaladas en hardware. ### Secuenciador microprogramado - Implementación: memoria de control que almacena microprogramas; cada microinstrucción produce microórdenes. - Ventajas: reprogramable, permite corregir o mejorar el control sin cambiar hardware; facilita la abstracción entre programador y hardware. - Desventajas: más lento por accesos a memoria de control; requiere espacio para la ROM/RAM de microprograma. > Definición: Secuenciador microprogramado es un diseño en el que la UC incluye una memoria de control con microprogramas que generan microórdenes. ## Sincronización y tipos de secuenciadores ### Secuenciador sincrónico (cableado típico) - Basado en retardos y fases de reloj predefinidas. El secuenciador conoce los tiempos de respuesta de los órganos y añade retardos apropiados entre microórdenes. - Las señales de nivel se activan y permanecen hasta su anulación por la lógica del cronograma. ### Secuenciador asincrónico - Avanza de fase cuando los órganos gobernados indican que han terminado la operación (señales de finalización). - Útil cuando los tiempos de memoria u otros periféricos son variables: la transición depende del estado real, no de relojes fijos. > Did you know que en diseños asincrónicos la transición entre microoperaciones se produce sólo cuando se confirma la finalización de la etapa anterior, reduciendo esperas innecesarias? ## Distribuidor de fases (generador temporal) - Función: partir de impulsos de reloj produce señales temporales (fases) que permiten al secuenciador situarse en la fase del ciclo de instrucción/memoria. - Ejemplo: un distribuidor de 4 biestables genera las señales $\Theta_0$, $\Theta_1$, $\Theta_2$, $\Theta_3$ secuenciales; en ABACUS se emplea típicamente un distribuidor de 2 fases porque el ciclo de memoria equivale a dos batidos de reloj. > Definición: Distribuidor de fases es el circuito que convierte pulsos de reloj en señales temporales (fases) regularmente espaciadas utilizadas por el secuenciador. ## Tratamiento de instrucciones en el secuenciador 1. Identificar entradas del secuenciador: - Biestables de estado (p. ej. I y O que indican ciclo instrucción/operando) - Señales del distribuidor de fases ($\Theta$) - Código de operación decodificado (señales como sum, sus, and, or, alm, pac, sai, sap) - Bit de indirección (IND) 2. Trazar cronograma por instrucción: definir qué microórdenes se activan en cada fase. 3. Derivar ecuaciones lógicas por cada microorden: combinar las entradas que determinan su activación. 4. Implementar los circuitos del secuenciador (cableado) usando las ecuaciones resultantes o cargar microprograma si es microprogramado. > Definición: Cronograma es la representación temporal (por fases) de las microórdenes que se deben activar para ejecutar una instrucción. ## Ejemplo práctico (ABACUS): flujo de una instrucción con y sin indirecció