Assembler8086

EMULADOR EMU-8086 (DOWNLOAD)

2012-10-20T18:12:00.001-04:00

El Emulador EMU8086 es el programa que se utiliza en el curso de Estructura de computadores II que imparte la carrera Ingeniería Informática de la FNI. Se ha elegido este emulador porque posee una interfaz de usuario muy amistosa que permite familiarizarse con los fundamentos de la programación en lenguaje ensamblador(assembler) de forma muy intuitiva, aparte de eso brinda una serie de recursos para ejecutar y depurar los programas. También tiene algunas desventajas como el de no soportar algunas de las interrupciones más interesantes que posee el sistema operativo y tampoco puede acceder a los puertos físicos (reales), sino que los emula usando otros programas que ya están incluidos en su respectiva carpeta.

Pautas
Para iniciar se debe ejecutar el archivos EMU886.exe, que se encuentra en la carpeta del mismo nombre, en el directorio raíz; seguramente en la computadora donde corra el programa tendrá otras alternativas para activar el programa, como un acceso directo en el escritorio o en el menú de programas del sistema operativo.Si está ejecutando la versión 4.05 del EMU8086 observará primero la pantalla deBienvenida (welcome), similar a la que se muestra en la Figura 1

Figura 1. Pantalla de bienvenida del emulador EMU8086.

Se presentan cuatro diferentes opciones para elegir:
• New: Le permite escribir un nuevo código en lenguaje ensamblador (al queLlamaremos “Código Fuente” y tendrá extensión .ASM)
• Code examples: Le permite acceder a una serie de programas ejemplos quepueden ayudarle a comprender funciones más complejas.
• Quick star tutor : activa un conjunto de documentos de ayuda, se recomiendarevisarlos frecuentemente en caso de dudas.
• Recent file: Le muestra los últimos archivos que se trabajaron en la máquina.Para continuar este primer contacto con el emulador seleccione New. Observará una nueva caja de dialogo “choose code template”,como se muestra en la Figura2

Figura 2. Caja de dialogo para seleccionar el tipo plantilla (template).

En ella se le presentan seis opciones, cuatro que le permiten usar plantillas predefinidas con algunos de los tipo de archivo que se pueden crear en lenguaje ensamblador: COM template, EXE template, BIN template y BOOT template (cada uno le permite diferentes características que se abordaran a su debido tiempo en el curso). Dos que le permiten usar un espacio vacío “empty workspace” (sin una plantilla) o activar el emulador mismo. Selecciones la opción del espacio vacío. Observará la ventana de edición o mejor dicho el Entorno de Desarrollo Integrado (Integrated Development Environme IDE), como se muestra en la Figura 3, donde escribirá sus archivos fuentes en lenguaje ensamblador, por favor lo confunda con el lenguaje de máquina.Podrá ver una barra de menú de Windows con sus opciones file, edit, etc. pero también vera unas opciones poco usuales como assembler, emulator, etc. propias del emulador. También vera una serie de botones que le permitirán crear un nuevo archivo (new), abrir un ejemplo (examples), compilar un archivo fuente (compile), emular un archivo ejecutable (emulate) y otras opciones que ira descubriendo a medida que se familiarice con el programa.

Figura 3. Ventana de edición del EMU8086.

Para descargar el programa haga clic en el siguiente enlace:

Descargar Emu8086 v4.8

EJERCICIOS ASSEMBLER

2012-10-20T17:24:00.000-04:00

Ejemplos en assembler

Ejemplos introductorios assembler(Download PDF):En este archivo se encontrara la suma de números mediante asignación de datos a los registros, también nos enseña como mostrar por pantalla un carácter ASCII y hacer un bucle repetitivo todo esto se realiza en el DEBUG de windows.

Realizado en EMU8086 v4.08

Ejemplo 1: Mostrar su nombre en pantalla mediante interrupciones


org 100h ;Todo lo escrito despues de " ; " son comentarios  
 ;escribir su nombre en pantalla 
 jmp inicio ;salto incondicional a una etiqueta
 nombre db "Jorge Arce$";Para este caso el nombre tiene que terminar con $ 
 inicio:  ;etiqueta
 mov ah,9 ;con esto le digo a la interrupcion que escriba en pantalla 
 mov dx,offset nombre ;con esto le indico la direccion del texto 
 int 21h ;invoco a la interrupcion para escribir en pantalla 
 int 20h ;invoco interrupcion para termina el programa 
ret

Ejemplo 2: Mostrar su nombre en pantalla mediante el acceso a la memoria del video en modo texto


org 100h 
 ;escribir su nombre en pantalla accediendo a la memoria del video 
 jmp inicio 
 nombre db "Jorge Arce";Guardo en una variable mi nombre 
 inicio: ;etiqueta para saltos de memoria 
   
 mov dx,0b800h ;guardo la direccion del video en dx 
 mov es,dx ;direcciono el video al segmento extra  
 mov cx,10 ;guardo en cx la cantidad de caracteres de la variable nombre 
 mov si,0 ;inicializo la posicion del primer caracter 
 mov di,offset nombre ;direcciono en "di" la direccion inicial de nombre  
bucle:  ;etiqueta para el bucle o ciclo repetitivo 
 mov al,[di] ;direcciono en "al" el siguiente caracter de nombre 
 es:mov byte ptr[si],al ;muestro en pantalla el caracter en posicion "si" 
 add si,2 ;desplazo la posicion de puntero para seguir escribiendo 
 inc di ;incremento en 1 a "di" y paso al siguiente caracter 
 loop bucle ;regresa a bucle y resta cx en 1 hasta que cx sea igual a 0  
 int 20h ;invoco interrupcion para termina el programa 
ret

Ejecución de los dos programas anteriores

CAPITULO IV: MICROPROCESADOR DE PROPÓSITO GENERAL 8086/8088

2012-10-13T17:44:00.001-04:00

CURSO DE ASSEMBLER DEL MICROPROCESADOR 8086/8088

Cap 4.- Microprocesador de proposito general 8086/8088

1.- Características fundamentales del 8086/8088
A diferencia de sus predecesores (8080, 8085) de 8 bits pueden manejar la información de 16 bits. o sea, cuenta con registros y bus de datos de 16 bits.

Al respecto existe una diferencia entre el 8088 y el 8086.

8088

Bus de datos interna 16 bits

Registro de trabajo 16 bits

Bus de datos externo 8 bits

8086

Bus de datos interna 16 bits

Registro de trabajo 16 bits

Bus de datos externo 16 bits

El bus de datos externo del 8088 es de 8 bits, en cambio el bus de datos externo de 8086 es de 16 bits. Poder manipular datos e instrucciones en 16 bits.

Permite:

Mayor precisión
Mayor velocidad de procesamiento

Su configuración Hardware incluye instrucciones que no contienen sus antecesores (8080,8085) como:

Multiplicación
División

Su set de instrucciones consta de 92 instrucciones básicas. Incluye sofisticadas estructura de interrupciones, lo que permite mayor eficiencia de los dispositivos de E/S. Incluye mecanismos eficientes de detección y recuperación de errores, (p.e en la instrucción DIV, prevé una interrupción para división por cero).

Puede acceder a una mayor cantidad de memoria, su bus de direcciones de de 20 bits, con lo que puede direccionar 1 Megabyte de memoria. Parte de la dirección y todo el bus de datos están multiplexados en 16 terminales. Los 4 bits de dirección restantes se corresponden con los 4 terminales de dirección adicionales. El 8088 tiene una estructura de interrupciones muy potente, realiza las operaciones de E/S en un espacio físicamente separada de la memoria llamado espacio de E/S de hasta 64 kbytes de longitud.

Estos microprocesadores de propósito general pueden trabajar en un a configuración de múltiples procesadores, tanto en procesamiento paralelo como multiproceso, con otros procesadores especializados como con:

8087 Procesador matemático
8089 Procesador de E/S

Estos chips no son obligatorios para las funciones usuales, pero esta disponible en caso de que se los quiera utilizar. Para esto, este microprocesador tiene una configuración tal que puede trabajar en dos modos diferentes:

Modo mínimo: trabajo de manera independiente
Modo máximo: trabaja con otros integrados, 8288 controlador de bus, 8087 coprocesador matemático y otros.

2.- Estructura de los microprocesadores de propósito general 8088/8086

El 8088 y el 8086 son microprocesadores de 16 bits de propósito general de intel. Estos microprocesadores son una extensión lógica del popular 8080. Internamente son iguales, excepto por el tamaño del bus de datos externo, el 8088 esta diseñado para trabajar con bus de datos externo.

El 8088 esta diseñado para trabajar con bus de 8 bits, siendo de esta manera compatible con la mayoría de los buses del mismo tamaño. El 8086 por el contrario, se conecta a un bus de 16 bits.

El 6 de 86 indica el bus de 16 bits; el 8 del 88 significa que el bus en este caso es de 8 bits, ambos números se refieren a la anchura del bus de datos. Internamente, ambos poseen el mismo juego de instrucciones y el mismo tamaño de datos.

Intel trata esta igualdad interna y desigualdad externa, dividiendo cada procesador 8086 y 8088 en dos sub-procesadores. O sea, cada uno consta de una:

Unidad de Ejecución (EU Execution Unit) y una

Unidad Interfaz de Bus (BIU Bus Interface Unit) .

Tal como se muestra el siguiente esquema del 8088.

FIGURA 1.- Arquitectura del Microprocesador 8088

Los microprocesadores 8088/8086 constan de una Unidad de ejecución EU y una Unidad de Interfaz de Bus BIU.

La Unidad de ejecución: esta encargada de realizar todas las operaciones .

La unidad de interfaz de bus: Esta encargada de acceder a datos e instrucciones del mundo exterior.

Las unidades de ejecución son idénticas en ambos procesadores, pero las unidades de interfaz son diferentes en varias cuestiones que se verán mas adelante. Esta aproximación es un ejemplo claro de diseño modular. Esto es, todo el procesador se divide en partes, dos subprocesadores, y cada una esta encargada de ciertas tareas especificas. Entonces una de las principales características del 8088/8086 es un proceso interno dual, que permite realizar al mismo tiempo las principales funciones de transferencias de datos y búsqueda de instrucciones.
Una unidad, la BIU esta encargada de localizar las instrucciones y de transferir todos los datos entre los registros y el mundo exterior. La otra unidad la EU esta encargada de decodificar y ejecutar todas las instrucciones. Además la BIU que es la encargada de buscar las instrucciones, utiliza el método llamado de estructura tabular o por colas para almacenar nuevas instrucciones hasta que se necesiten. La BIU del 8088 es más compleja, ya que debe transferir datos entre el bus de datos interno de 16 bits y el bus de datos externo de 8 bits.

3.- Colas de instrucciones

Una cola es una línea de espera, el 8088/8086 utilizan tales lineas de espera para almacenar sus instrucciones. Dicho de otra manera, las instrucciones que han de ejecutarse llegan al procesador antes de lo necesario y esperan en una cola de instrucciones.

Este sistema posee la ventaja de que cada instrucción puede extraerse de memoria mientras otras se esta ejecutando, reduciendo en consecuencia el tiempo de proceso. Las colas son normalmente cortas, de 4 a 6 octetos, la del 8086 es de 6 y la del 8088 es de 4 bytes.

4.- Espacio de E/S

El 8088/8086 tiene otra especie de memoria separada, llamada espacio de E/S, que puede considerarse como una memoria extra para direccionar los lugares donde se encuentren los dispositivos de E/S (direcciones cableadas). El espacio de E/S de 8088/8086 usa un direccionamiento de 16 bits (permite direccionar hasta 64 bits). Tanto la memoria principal como el espacio de E/S usan el mismo juego de direcciones y líneas de datos. Solo el uso de señales de control separa la memoria y el espacio de E/S.

5.- Juego de registros

El juego de registro del 8088 y del 8086 son exactamente iguales, con 14 registro internos de 16 bits. Cada registro tiene su propia personalidad, cada uno con un objetivo especial. Algunos pertenecen a la EU y otros a la BIU.
Cuatro son registro de trabajo que se usan temporalmente por los programas para almacenar resultados intermedios y los operandos que se necesitan las operaciones aritméticas y lógicas.

Cuatro registro de segmento que almacenan las direcciones de comienzo de ciertos segmentos de la memoria.

Cinco registro relativos que almacenan las direcciones relativas que se emplean con las direcciones de segmento para indicar donde están situados los datos en la memoria.

Finalmente hay un registro de estado, formado por nueve bits que se emplean para registrar las información del esta do del 8088/8086 y de las operaciones del control.

6.- Los registros de trabajo

Cuándo él ordenador esta procesando datos, gran parte del tiempo el microprocesador lo ocupa en la transferencia de sus datos con la memoria. Este tiempo de acceso se puede reducir substancialmente en muchas ocasiones, guardando en el interior del 8088 oprerandos mas usados y los resultados obtenidos.

Los cuatro registro de 16 bits llamados normalmente de trabajo, o de datos, se emplean con este propósito.

Estos son: AX, BX, CX, DX. Cada uno de ellos se puede subdividir y direccionarse de forma separada, como si fueran dos medios registros de 8 bits. Los medios registro de mayor orden se conocen como AH, BH, CH, DH y los de orden bajo se conocen como AL, BL, CL, DL. La utilización de los registro completos, o medios, pueden ser manipulados libremente como el programador lo desee en función de sus necesidades.
Estos se emplean la mayor parte de las veces como áreas temporales de trabajo, en particular para realizar operaciones aritméticas. Aunque estos registros se encuentran disponible para realizar cualquier tipo de trabajo, cada uno tiene asignado algunos usos especiales como:

El registro AX (es un acumulador), y es el registro principal para realizar las operaciones aritméticas.

El registro BX (registro base) se utiliza a menudo para apuntar el comienzo de una tabla en memoria. Se puede usar también para almacenar la parte relativa de una dirección segmentada.

El registro CX (contador) se utiliza como un contador de repetición para control de bucles. Por ejemplo, la instrucción LOOP utiliza para almacenar el contador que indica el numero de iteraciones del bucle. Ninguno de los otros registro puede realizar esta función.

El registro DX (datos) se utiliza para almacenar datos de 16 bits con propósitos generales.

Aunque los registro de trabajo se utilicen para el almacenamiento temporal de datos y operando, o para las tareas especificas ya mencionadas, la naturaleza de zona de trabajo les posibilita también para otros usos. Por ejemplo los cuatro se usan a menudo para albergar las direcciones relativas de datos que pasan como parámetros de un programa a otro.

7.- Los registros de segmento

En el método de segmentación que es la que utiliza el 8088/8086, la dirección completa de una posición de memoria consiste en la dirección de un segmento y el desplazamiento en el segmento. Los cuatro registro, llamados CS, DS, SS y ES se utilizan para identificar cuatro segmentos específicos de memoria, de los cuatro registro, tres son de propósitos especiales.

El registro CS (Segmento de código) localiza el segmento de código, es decir la dirección a partir de la cual empieza el programa que esta siendo ejecutado.

El registro DS (Segmento de Datos) localiza el segmento de datos, que es la dirección donde empieza el área de memoria que almacena los datos que se están utilizando.

El registro SS (Segmento de Pila) localiza el segmento de pila, que es la dirección donde empieza el área de memoria de trabajo temporal que almacena parámetros y direcciones que utiliza el programa que esta activo.

El registro ES (Segmento extra) localiza el segmento extra, que se utiliza normalmente como suplemento del segmento de datos, con objeto de que se pueda usar mas de 64 k de memoria para almacenamiento.

También se utiliza para transferir datos entre segmentos. Sin embargo este segmento se usa, casi siempre, para calcular la dirección del destino en cualquier operación de cadenas.

Es común que los cuatro registro se solapen o sean idénticos; también es común que solo se utilice sola una parte del segmento de 64 k; por ejemplo, un programa puede necesitar tan solo 16k de un segmento de 64k.

8.- Los registros relativos

Se utilizan los cinco registro relativos para localizar un byte en concreto dentro de un segmento especifico de 64k. El registro llamado puntero de instrucción (IP), indica cual es la dirección donde se encuentra situada la instrucción dentro del segmento de código que se va a ejecutar.

Registros de pila, están íntimamente ligados a la pila, que no es mas que una zona de la memoria donde el 8088 guarda información de direcciones y de datos, que necesita recuerden para su utilización posterior. Dos registros que quedan se denomina registros de índice y se utilizan para señalar la situación de los operandos que se van a utilizar dentro del segmento de datos.

El puntero de instrucción (IP) también llamado contador de programa (PC), proporciona la dirección relativa en el segmento de código donde se encuentra localizada la instrucción del programa que se va a ejecutar. Se utiliza junto con los registro CS. Los programa no tienen acceso directo al registro IP, pero hay un conjunto de instrucciones, tales como JMP y CALL que cambian el contenido a/o desde la pila.
Los registros de pila, denominados puntero de pila (SP) y puntero de base (BP), proporcionan direcciones relativas dentro del segmento de pila. SP proporciona la situación de la cabecera de la pila y es análogo al registro IP. El registro BP se utiliza para indicar partiendo de la posición inicial de la pila , donde se encuentra determinada información.

Los registros índice, denominados el índice de fuente (SI) y el índice de destino (DI), se utilizan normalmente con otro registro (AX, BX, CX, DX) o con ciertas instrucciones que proporcionan la dirección relativa del lugar inicial de un campo de datos.
Se utilizan muy a menudo cuando se transfieren grandes listas de datos.

9.- Registro de estado o de indicadores (Flags).
Es un registro de 16 bits de los cuales 9 son utilizados para indicar diversas situaciones durante la ejecución de un programa. Los bits 0, 2, 4, 6, 7 y 11 son indicadores de condición, que reflejan los resultados de operaciones del programa; los bits del 8 al 10 son indicadores de control y el resto no se utilizan.
Estos indicadores pueden ser comprobados por las instrucciones de salto condicional, lo que permite variar el flujo secuencial del programa según el resultado de las operaciones.

CF (Carry Flag): Indicador de acarreo. Su valor más habitual es lo que nos llevamos en una suma o resta.
OF (Overflow Flag): Indicador de desbordamiento. Indica que el resultado de una operación no cabe en el tamaño del operando destino.
ZF (Zero Flag): Indicador de resultado 0 o comparación igual.
SF (Sign Flag): Indicador de resultado o comparación negativa.
PF (Parity Flag): Indicador de paridad. Se activa tras algunas operaciones aritmético-lógicas para indicar que el número de bits a uno resultante es par.
AF (Auxiliary Flag): Para ajuste en operaciones BCD.
DF (Direction Flag): Indicador de dirección. Manipulando bloques de memoria, indica el sentido de avance (ascendente/descendente).
IF (Interrupt Flag): Indicador de interrupciones: puesto a 1 están permitidas.
TF (Trap Flag): Indicador de atrape (ejecución paso a paso).

CAPITULO III: ESTRUCTURA DEL COMPUTADOR CLASICO

2012-10-09T12:16:00.001-04:00

CURSO DE ASSEMBLER DEL MICROPROCESADOR 8086/8088

Cap 3.- Estructura del Computador Clásico

Un computador digital puede entenderse como un sistema que:

EXPLORA: Busca secuencialmente las instrucciones de la memoria del sistema, que junto con los datos constituyen un programa.
INTERPRETA: Decodifica todo este programa de manera que sea entendible para la maquina.
EJECUTA: Genera todas las señales de control necesarias para realizar las operaciones que ordenan las instrucciones.
Para ello el sistema dispone de un hardware o sea de una constitución física
Circuitos que elaboran funciones lógicas mas o menos complejas, interconectados sobre tarjetas agrupadas en elementos funcionales de caracteristicas definidas.
Formando racks o armarios, con sus periféricos, teletipos, consolas de visualización impresoras, perforadoras y lectoras de tarjetas, unidades de disco y cintas magnéticas, etc.
Cada computador dispone de un conjunto de instrucciones particular que lo caracteriza, simultáneamente a como lo caracteriza su harware.
Este conjunto de instrucciones forma lo que se llama software básico y define completamente al computador desde el punto de vista de la programación.
El software no se limita al conjunto de instrucciones sino que incluye también programas inteligibles por el computador, por tanto escritos de acuerdo con el software básico y que permiten interpretar programas escritos con lenguajes mas evolucionados.
Los computadores explicados de esta manera son los llamados computadores de propósito general o programa almacenado.
Son lo que se puede hacer realizar prácticamente cualquier trabajo
La estructura de un computador clásico es el que muestra en la Figura 4.

Figura 4.Estructura de un computador clásico

El esquema responde básicamente a los preceptos propuestos por Charles Babbage ya en el siglo XIX, quien estableció los principios básicos para la construcción de los computadores modernos en su “maquina analítica”.
Aunque la maquina de Babbage era de construcción mecánica y los computadores actuales son electrónicos, las funciones desarrolladas por las diferentes secciones son casi las mismas.

Unidad Central de Proceso

No es otra cosa que la ALU ampliada con otros elementos mas que mejoran sus desempeño; tales como acumuladores, registros de estado o banderas y otros registros rápidos de trabajo.

Unidades de E/S

Son las encargadas de gestionar la transferencia de información desde/hacia los dispositivos de E/S. Estan construidos basicamente por multiplexores y una serie de registros en los que se deposita temporalmente la información en circulación.

Unidades de Acoplamiento

Conocidas mas como interfaces, realizan la tarea de adecuar los diferentes formatos de la información con que trabajan los dispositivos de E/S a la que maneja la unidad de proceso y control.

Dipositivos de E/S o perifericos

Hacen que el sistema pueda interactuar con el programador, algunos ejemplos son los teletipos, consolas de visualización, impresoras, perforadoras y lectoras de tarjetas, unidades de disco y cintas magnéticas, etc.
La anterior estructura ha sido la primitiva y fue evolucionando, variando no tanto en esencia, sino en forma.
Hasta llegar a la actual estructura mostrada en el siguiente esquema Figura 5.
Puede verse que tanto en uno como en otro esquema las unidades funcionales son prácticamente las mismas.

FIGURA 5. Estructura de un Computador Moderno

Lo que ha sufrido modificaciones ha sido las interconexiones de las unidades funcionales que modernamente se realizan por intermedio de buses y antes no se realizaban así.
La interconexion de buses ha representado un gran ahorro de interconexiones y una simplificación desde el punto de vista estructural
Puesto que todas la unidades van colgadas de los mismos nodos, su acceso se realiza prácticamente de la misma forma, etc.
Esto ha sido posible gracias a la evolución tecnológica que ha permitido obtener sistemas de tipo TRI-STATE, que permiten formar buses, estructuras mas simples y de potencia cada vez mayor.
Un TRI-STATE, como sugiere su nombre, es un dispositivo que presenta tres estados:

Estado de conducción 0

Estado de conducción 1

Estado de alta impedancia

Estructura del Computador Moderno

Es posible conectar y desconectar cualquier dispositivo, que este conectado al bus del sistema, a través de este dispositivo, llevándolo a su estado de alta impedancia.
El siguiente esquema Figura 6. Se usara como base para toda la explicación de las estructura de un computador digital.

FIGURA 6. Estructura del computador moderno

En el esquema se distinguen los siguientes sub-buses:

Bus de alimentación

Bus de dirección

Bus de datos

Bus de control

Y las siguientes unidades funcionales

Unidad de memoria

Unidad de control

Unidad de proceso

Controladores del sistema

Controladores de dispositivos de E/S o interfaces

Dispositivos de E/S

Fuente de alimentación

BUSES
BUS DE ALIMENTACION

Mediante este bus se hace llegar a todos los componentes del sistema la energía eléctrica necesaria para su funcionamiento desde la fuente de alimentación.
La cantidad de lineas y los valores nominales de los voltajes que maneja este bus dependen del sistema.
Algunos valores comunes son: +5 voltios , -5 voltios,+12 voltios, -12 voltios.

BUS DE CONTROL
El bus de control es portador de todas las señales necesarias para el control del sistema, tales como:

Señales de termporizacion, impulsos de reloj o tiempos elementales o estados que sincronizan el funcionamiento de las diferentes partes del sistema.
Señales de sentido de los datos, como las ordenes de lectura o escritura.
Señales de ocupación a travez de las cuales otros dispositivos maestros (dispositivos de E/S, controladores del sistema, etc) se informan, que el bus del sistema esta ocupado, por tanto no pueden acceder a ella.
Interrupciones, solicitudes de diferentes dispositivos para que se interrumpa el proceso en curso y se active una rutina de servicio pertinente al dispositivo solicitante.

BUS DE DIRECCIONES

La información que transporta este bus, sirve para distinguir o direccionar una localidad de memoria de las miles que tiene la memoria.
Así como también para distinguir uno de los varios ports (puertas lógicas que son la vía de comunicación con los dispositivos externos de E/S) que tiene el sistema.
Esta información nos permite acceder (leer/escribir) de manera controlada y ordenada a las diferentes posiciones de memoria y ports.
Las informaciones del bus de direcciones las proporciona o bien el contador de programa (también llamado puntero de instrucciones) en busca de una instrucción o bien uno de los registro auxiliares de la unidad de control y proceso en busca de un dato.

BUS DE DATOS

Este bus transporta la información relacionada con las instrucciones o tareas que debe realizar el sistema, y los datos que se han de procesar. Tanto instrucciones como datos se mueven a través de todo el sistemas vía este bus.
Si bien, la información del bus de direcciones permite identificar una determinar la localidad de memoria o un port, el bus de datos conduce el contenido de dicha localidad hacia/desde la unidad de memoria desde/hacia la unidad de control y proceso.
La información del bus de datos la utilizan el:

acumulador (ACU)

los registro auxiliares de trabajo (RAT),

la unidad aritmética lógica (ALU),

el registro de instrucciones (RI)

En cada operación de búsqueda de instrucciones, y el buffer de datos de memoria en las operaciones de Lectura/Escritura de/en memoria.
El numero de bits del bus limita la magnitud de los datos que se podrían manejar en cada ciclo de operación y la velocidad con que de manipulan.

UNIDADES FUNCIONALES
FUENTE DE ALIMENTACION

Es el dispositivo capaz de entregar al sistema computacional la energía eléctrica suficiente y adecuada para su correcto funcionamiento.
Fundamentalmente sus función consiste en convertir la tensión alterna de la red de distribución de energía domiciliaria en tensión continua, que es con la que trabaja el sistema.
Los valores de voltajes que se debe entregar dependen del sistema, algunos valores comunes son:+5 voltios , -5 voltios, +12 voltios, -12 voltios.

UNIDAD DE PROCESO

Es la encargada de realizar las operaciones aritméticas y lógicas así como las de transferencias entre los diferentes registros de esta unidad y la memoria.
Las operaciones se realizan por lo general:

entre registros,

registro y memoria,

registro o memoria y el acumulador,

o entre el dato inmediato del programa y el acumulador o registro.

Esta unidad esta constituido básicamente por:
La Unidad Aritmética y Lógica (ALU)

es un circuito combinacional, recibe información procedente de la memoria o registros, realiza con ellos las operaciones de transferencias, aritméticas y lógicas y devuelve los resultados obtenidos.

El acumulador (ACU)

es un dispositivo secuencial, un registro auxiliar que sirve para almacenar temporalmente datos y resultados intermedios.

El acumulador (cont.)

En algunos procesadores el resultado de toda operación queda siempre en el acumulador, en cambio otros son mas versátiles en este aspecto, estos almacenan en el acumulador un registro de trabajo o una localidad de memoria.

El Registro de Banderas

Es un registro formado por biestables en el que cada bit es un indicador de estado o bandera (flag).

El Registro de Banderas(cont.)

Que se encargan de informar acerca del estado del proceso que se esta ejecutando (p.e. El flag de acarreo CF, el flag de cero ZF, etc) o del estado del sistema (p.e. El flag de interrupciones IF, etc)

Los registros auxiliares de trabajo o indice

Son registros rápidos en lo que se almacena temporalmente datos, resultados parciales y algunas direcciones.

UNIDAD DE CONTROL

En realidad llega a ser el corazón del computador digital.
Es la encargada de:

rescatar las intrucciones de memoria (fetch),

preservarlas temporalmente,

decodificarlas

y finalmente ejecutarlas.

Contiene en su interior las siguientes partes:
Base de tiempos

Genera los pulsos de reloj que sincronizan los diferentes estados elementales del computador.

El contador de programa (PC)

Llamado tambien puntero de instrucciones; es un contador binario que guarda la dirección de la próxima instrucción a ejecutarse, luego de ejecutarse se incrementa automáticamente direccionando la siguiente instrucción, y asi sucesivamente.

El registro de instrucciones (IR)

Guarda temporalmente las direcciones obtenidas de la memoria en la fase de búsqueda de instrucción (fetch).

El decodificador de instrucciones (ID)

Que recibe del IR el código de operación de las instrucciones, la interpreta y la envía a la matriz de control.

La matriz de control (MC)

Es el dispositivo secuenciador o generador de microinstrucciones, establece todas las señales:

de apertura de las puertas lógicas y relojes de registros, que hacen transferir información de unos a otros registros a través de los buses internos de cada unidad

de orden de escritura y lectura, etc.

Por tanto la unidad de control es la encargada de hacer ejecutar las diferentes fases u operaciones de un computador digital.

El puntero de pila o stack (SP)

Es la que permite direccionar la pila, básicamente la pila es un dispositivo de memoria de tipo LIFO, es una unidad que permite almacenar información pertinente al control de flujo del programa, como ser: direcciones de retorno de diferentes subrutinas del programa u otro tipo de información de control.
Dependiendo del sistema el stack puede estar ubicado o formando parte de la unidad de control o siendo parte de la memoria; en este ultimo caso, el contenido del SP debe salir por el bus de direcciones y direccionar una localidad de memoria en la que se encuentra el tope de la pila.

Unidad de Memoria

La unidad de memoria es fundamentalmente el almacén tanto de las instrucciones como datos, cuyo conjunto define un programa.
Básicamente es un circuito digital secuencial que se usa para almacenar una gran cantidad de posiciones binarias.
La memoria en un computador esta formado por un conjunto de celdas direccionables aleatoriamente por el bus de direcciones. Cada posición de memoria tiene un asociado en ella un numero que lo identifica y viene a ser su dirección, ver Figura 7.
Por lo general, hasta en los sistemas grandes cada posición o localidad de memoria contiene 8 bits, es dicir esta organizado en bytes

Figura 7. Organización de la memoria

Controladores del Sistema

Estos dispositivos liberan a la unidad de control y proceso algunas tareas, son los que permiten al sistema realizar tareas independientemente de la unidad de control y proceso, tales como:

Los DMAs (Direct Memory Acces) que posibilitan el acceso directo a memoria independientemente de la unida de control y proceso.

Los PICs (Programmable Interrupter Controler) que libera la unidad de control y proceso de la administración de interrupciones.

Controladores de disp. de E/S

Llamados también unidades de acoplamiento o interfaces. Un dispositivo de E/S o periférico no se conecta directamente, sino a través de este dispositivo que actúa de interfaz entres la unidad de control y proceso y del dispositivo de E/S.
Es decir tiene una tarea de compatibilizar algunos parámetros que son diferentes, tal como tiempos, niveles de corriente, formato de serie a paralelo o formato de digital a analógico, etc.
Algunos ejemplos son:

Controlador de tubos de rayos catodicos

Controlador de unidades de disco flexible

DISPOSITIVOS DE E/S

Conocidos mayormente como periféricos son lo que hacen posible el uso practico del ordenador, facilitan las tareas de programación y logran sistemas interactivos.
Existe de todos los tipos y preferencias, sin embargo los mas comunes son:

El teclado

Pantalla de TRC o monitor

Unidades de disco duro

Unidades de disco flexible

Impresoras

Etc.

UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU) Y EL MICROPROCESADOR

De lo explicado anteriormente se deduce que la unidad de control ordena y dirige la realización de procesos y la unidad de proceso lo concretiza.
Si en el esquema del ordenador genérico se unen los bloques correspondientes a la unidad de proceso y control, se obtiene uno solo que recibe el nombre de Unidad Central de Proceso o CPU, tal como se muestra en la Figura 8.

Figura 8. Unidad Central de Proceso (CPU)

La disminución de la complejidad de la CPU, permitieron la realización de la unidad central de proceso en un solo circuito integrado (chip) bajo el nombre genérico de microprocesador. Figura 9.

Figura 9. Unidad central de proceso (CPU)

En la actualidad la configuración de los microprocesadores puede ser tan compleja y poderosa como un procesador de un gran computador . Revisaremos mas adelante la estructura de algunos de ellos como los 8088, 8086, 80286 y 80386 de Intel Corp. Comprobaremos que en efecto son muy poderosos así como complejos.

CAPITULO II : ESTRUCTURA DE LOS COMPUTADORES

2012-10-07T21:04:00.002-04:00

CURSO DE ASSEMBLER DEL MICROPROCESADOR 8086/8088

CAP. 2.- ESTRUCTURA DE LOS COMPUTADORES .

La utilización de los sistemas secuenciales síncronos de control en combinación con un operador aritmético y lógico elemental, ha permitido el diseño de:
sistemas digitales de procesos síncronos especializados o procesadores digitales especializados.
Este tiene una estructura cuyo diagrama de bloques se presenta en la Figura 1.

Figura 1.- Diagrama en bloques de un procesador digital especializado

· Es un sistema secuencial sincrono formado por biestables que almacenan los datos procedentes del exterior y los resultados parciales y finales del proceso.

Unidad de Memoria

Biestable

Elemento básico: almacena un bit de información.

Señales de control:

· Puesta a 0

· Puesta a 1

· Complementación.

Si el numero de datos y resultados es pequeño, se utilizan registros de entrada y salida en paralelo, disponibles en circuitos integrados de escala de integracion media (MSI).

Señales de control

· Puesta a 0

· Puesta a 1

· Complemento

· Desplazamiento

· Etc.

·Si por el contrario, dicho numero es elevado, se utilizan unidades de memoria en la que los elementos biestables se agrupan, constituyendo diferentes estructuras.
Operaciones realizadas:

x Lectura

x Escritura
Es un circuito combinacional, que recibe la informacion procedente de la memoria.
Realiza con ellos las operaciones adecuadas:

· Transferencias

· Aritmeticas y Logicas.

· Devuelve los resultados obtenidos.

Gobierna la Unidad de Memoria y la ALU, constituida por un sistema secuencial sincrono, que por lo general esta construido en base a puertas logicas interconectadas entre si.
En principio la unidad se control se encuentra en un estado inicial, luego de recibir la orden en forma de pulsos de reloj cambia de estados en una forma sincrona siguiendo un diagrama de flujo.
En cada estado la unidad de control genera las correspondientes señales de control adecuadas para que la unidad de memoria y la ALU realicen las operaciones apropiadas.

Este sistema tiene un gran inconveniente:

Si se desea cambiar las especificaciones de funcionamiento, necesariamente se debe realizar modificaciones en la unidad de control.

Que implica:
Modificacion en el cableado de las puertas logicas.
Cambio de toda la placa impresa en las que estan conectadas las puertas logicas.
Lo que resulta demasiado costoso, de aquí nace la necesidad de realizar unidades de control programables.
Todo lo expuesto suscito el interes por realizar unidades de control programables que reciban desde el exterior las instrucciones que deberian ejecutar.
Para ello la unidad de control ha de recibir una secuencia de instrucciones que indiquen las sucesivas operaciones a realizar en lugar de una simple orden externa de operación.

Dichas instrucciones se almacenaran en una unidad de memoria externa de instrucciones.

Por lo tanto, el diagrama de bloques de un sistema digital de proceso programable o de proposito general se muestra en la Figura 2.

Figura 2.- Diagrama en bloques de un procesador digital de proposito general

Estos sistemas se diferencian de los procesadores especializados exclusivamente por la existencia de una unidad de memoria para instrucciones.

Los sistemas digitales de proceso programable reciben el nombre de computadores u ordenadores.

Una unidad programable tiene dos estados:

Un estado fetch o estado de busqueda, en la cual genera los impulsos adecuados para leer la instrucción contenida en la memoria

Un estado Execute o de ejecucion, en el cual se generan los impulsos necesarios para ejecutar las instrucciones.

Como se puede observar, para cambiar las especificaciones de operación solamente se deben cambiar las instrucciones situadas en la memoria externa.

Esto hace que los sistemas digitales de proposito general sean idoneos cuando el numero de instrucciones que debe ejecutar es elevado.

Las instrucciones son combinaciones de bits que indican a la unidad de control la operación que deben realizar. Por otra parte, los datos tambien son codificados en un formato binario.

Como los datos e instrucciones residen en la memoria en formato similar, se pueden almacenar en la misma memoria.

De esta manera se obtiene una estructura como muestra el esquema de bloques de la Figura 3.

Figura 3.- Procesador digital programable o computador

En estos sistemas es necesario elegir la estructura mas adecuada para la unidad de memoria, en muchas ocaciones la unidad de control tendra que leer o escribir informacion en cualquier posicion de memoria.

Por ello la estructura mas adecuada para la memoria de datos e instrucciones de un sistema de proceso programable es la de acceso aleatorio.

Los datos externos y resultados parciales han de memorizarse en una memoria de acceso aleatorio de escritura/lectura o activa. (RAM).

Las instrucciones se pueden tambien almacenar:

en una memoria activa

Pero en casos en que no tengan que ser modificados se utiliza:

una memoria de acceso aleatorio de solo lectura (ROM, PROM, EPROM, etc.)

UNIDADES DE MEMORIA

RAM : (Random acces memory) Esta memoria llamada Memoria de Acceso Aleatorio, se entiende mejor si interpretamos su nombre de la siguiente forma "cualquier acceso a memoria toma el mismo tiempo".

ROM : (Read only memory) Es de solo lectura viene con sus datos grabados desde fábrica.

SAM : Esta memoria de acceso secuencial se puede entender como el antónimo de la memoria RAM ya que en el caso de la SAM el tiempo de acceso a los datos depende de donde están ubicados. Un ejemplo de este tipo de memoria lo constituyen las cintas de música (Cassette).

PROM : Esta es una ROM programable, también llamada OTP (One Time Programming). Sin embargo esta programación sólo se puede hacer una sola vez.

EPROM : La principal característica de esta memoria es que puede ser programable como la PROM pero con la ventaja de ser borrable por medio de un proceso fotoquimico (Luz Ultravioleta).

EEPROM : Al igual que la EPROM esta memoria puede ser borrable, sin embargo, presenta la ventaja adicional de que no tiene que ser expuesta a luz ultravioleta (ahorrando tiempo y mejorando la comodidad). Esta memoria es borrable por medios eléctricos.

Hasta aquí se ha hecho una descripcion muy basica de la configuracion de los sistemas digitales de procesos programables conocidos mas por el nombre de computadores u ordenadores.

Sin embargo es necesario ampliar tal descripcion con el objeto de tener una vision completa de la configuracion del computador.

CAPITULO I : Historia de los computadores

2012-10-06T23:17:00.001-04:00

CURSO DE ASSEMBLER DEL MICROPROCESADOR 8086/8088

CAP 1.- HISTORIA DE LOS COMPUTADORES.

Introducción

Se puede definir la arquitectura de computadores como el estudio de la estructura, funcionamiento y diseño de computadores. Esto incluye, sobre todo a aspectos de hardware, pero también afecta a cuestiones de software de bajo nivel.

Computador, dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos, o bien compilando y correlacionando otros tipos de información.

Reseña Histórica

La era mecánica de los computadores

Podríamos decir que las máquinas mecánicas de calcular constituyendo la "era arcaica" o generación 0 de los computadores.

Una evolución de estas máquinas son las máquinas registradoras mecánicas que aún existen en la actualidad.

La era mecánica de los computadores

Ingenios clásicos de esa etapa fueran la máquina de:

Pascal: que podía realizar sumar, restas y, posteriormente, multiplicaciones y divisiones.

Charles Babbage: la máquina de diferencias Sumas y restas.

Máquina analítica -- Charles Babbage (1834)

Primer computador digital de la historia
establece la estructura del computador moderno:
propósito general: programable
programación mediante tarjetas perforadas:
Ada Augusta Lovelace primera programadora
No llegó a ser operativa por problemas tecnológicos

Charles Babbage es considerado el padre de la Informática

La era electrónica de los computadores

Los computadores envasados en elementos mecánicos planteaban ciertos problemas:

La velocidad de trabajo está limitada a inercia de la partes móviles.
La transmisión de la información por medios mecánicos (engranajes, palancas, etcétera.) es poco fiable y difícilmente manejable.
Los computadores electrónicos salvan estos inconvenientes ya que carecen de partes móviles y la velocidad de transmisión de la información por métodos eléctricos no es comparable a la de ningún elemento mecánico.

El primer elemento electrónico usado para calcular fue la válvula de vacío y, probablemente, el primer computador electrónico de uso general fue el E.N.I.A.C. (Electronic Numerical Integrator Calculator) construido en Universidad de Pennsylvania (1943-46).

El primer computador de programa almacenado fue el E.D.V.A.C. (Electronic Discrete Variable Computer, 1945-51) basado en la idea de John Von Neumann, que también participó en el proyecto E.N.I.A.C. de que el programa debe almacenarse en la misma memoria que los datos

Generación de ordenadores

En la evolución de las máquinas para el tratamiento automático de la información pueden distinguirse las denominadas generaciones de ordenadores.
Las generaciones habidas hasta la actualidad han sido:

1ª generación: (1946-1955)

2ª generación: (1953-1964)

3ª generación: (1964-1974)

4ª generación: (1974- )

1ª generación: (1946-1955)

Computadores basados en válvula de vacío que se programaron en lenguaje máquina o en lenguaje ensamblados.

John von Neumann.

Establece la estructura de los computadores modernos

EDSAC. Maurice Wilkes (1949)

IAS. von Neumann (1952)

UNIVAC. Mauchley y Eckert (1951)

Primer computador comercial de la historia

Empresas y universidades comienzan a usar computadores

IBM 701, 704, 709 (1953)

IBM comienza a fabricar computadores de propósito general

Aplicaciones científicas

Gran éxito comercial

2ª generación: (1953-1964)

Computadores de transistores. Evolucionan los modos de direccionamiento y surgen los lenguajes de alto nivel.

PDP-1. Kenneth Olsen. DEC (1961)

Primer mini-ordenador de la historia

Se introduce el terminal CRT (monitor)

Gran éxito comercial e implantación en las universidades

PDP-8. DEC (1965)

Sucesor del anterior

Más pequeño, potente y económico

Arquitectura de un único BUS (omnibus)

Gran éxito: 50000 unidades vendidas

IBM 7090 y 7094 (1962)

Versión transistorizada del IBM 709

Aplicaciones científicas

Dominan el mercado en los años 60

IBM 1401 (1961)

Versión económica orientada a los negocios

CDC-6600 (1964)

Primera máquina en implementar procesamiento altamente paralelo

Diez veces más rápida que el IBM 7094

Borrows B5000 (1963)

Primer computador diseñado para ser programado en un lenguaje

de alto nivel (Algol 60)

3ª generación: (1964-1974)

Computadores basados en circuitos integrados y con la posibilidad de trabajar en tiempo compartido.

IBM System/360 (1964)

Introduce la "familia de ordenadores": varios modelos con

capacidades diferentes pero compatibles entre si.

Sucesión de familias compatibles hasta mediados de los 80: 370,4300, 3080 y 3090

DEC PDP-11 (1970)

Sucesor del PDP-8

Minicomputador dominante en los años 70

Gran expansión en las universidades

Ligado a los inicios de UNIX y el lenguaje C

4ª generación: (1974- )

Computadores que integran toda la CPU en un solo circuito integrado (microprocesadores). Comienzan a proliferar las redes de computadores.

CURSO DE ASSEMBLER DEL MICROPROCESADOR 8086/8088

2012-10-06T17:46:00.002-04:00

Bueno este es mi primer blog que hago en Blogger, por que se me ocurrió dar un curso del lenguaje ensamblador(assembler) orientado a los microprocesadores 8086/8088.
Este lenguaje esta en gran parte orientado al uso hardware y/o periféricos principalmente como: el ratón, el teclado, el monitor, la impresora, los disco duros, memorias, etc.

A continuación vemos el contenido que tendrá todo en curso.

PROGRAMA ANALÍTICO ( F.N.I. )

(PARTE TEÓRICA)

CAP. 1.- HISTORIA DE LOS COMPUTADORES .

Introducción.
Reseña Histórica.
La Era Mecánica de los Computadores.
La Era Electrónica de los Computadores.
Generaciones de Computadores.

CAP. 2.- ESTRUCTURA DE LOS COMPUTADORES .

Procesador digital especializado.
Unidad de memoria.
Unidad Aritmética Lógica A.L.U.
Unidad de control.
Procesador digital de propósito general.
Unidades de memoria.

CAP. 3.- ESTRUCTURA DEL COMPUTADOR CLASICO .

Introducción.
Buses.

Bus de Alimentación.
Bus de control.
Bus de Direcciones.
Bus de Datos.

Unidades Funcionales.

Fuente de Alimentación.
Unidad de Proceso.
Unidad de Control.
Unidad de Memoria.

Dispositivos de Entrada/Salida.

CAP. 4.- MICROPROCESADORES DE PROPÓSITO GENERAL 8086/8088 .

Características.
Estructura de los Microprocesadores 8086/8088 .
Espacio de Entrada / salida.
Juego de Registros.
Registro de Trabajo.
Registro de Segmento.
Registros Relativos.

(PARTE PRÁCTICA)

CAP. 5.- MODOS DE DIRECCIONAMIENTO .

Formato de la Instrucciones.
Organización de las Direcciones.
Modos de Direccionamiento.

Direccionamiento Inmediato.
Direccionamiento de Registros.
Direccionamiento Directo.
Direccionamiento Indirecto de Registros.
Direccionamiento Relativo a Base.
Direccionamiento Indexado Directo.
Direccionamiento Indexado a Base.

CAP. 6.- PROGRAMACIÓN EN ENSAMBLADOR .

Lenguaje Ensamblador y Programa Ensamblador.
Sentencia Ensamblador.
Características y Sintaxis.
Estructuras de Datos.
Vectores, Matrices y Listas.
Subrutinas.
Paso de Parámetros y Marco de Pila.
Reentrancia y Recursividad.

CAP. 7.- DISPOSITIVOS DE ENTRADA / SALIDA .

El teclado.
Pantalla de video.
Unidades de disco.
Impresora
Temporización y generación de sonidos
Entrada y Salida

Cada semana estaré actualizando los capítulos pero por hoy veremos un poco de historia de los computadores como base teórica antes de entrar al mundo de este lenguaje.