Historia de los microprocesadores Intel

Desde la aparición de los primeros microprocesadores
en los inicios de la década de los setentas, todas las
áreas científicas y tecnológicas han sido
experimentado su más acelerado desarrollo en
la historia de la
humanidad. El bajo costo,
confiabilidad y reducido espacio de los sistemas
digitales basados en microprocesadores
les han posibilitado el incursionar en aplicaciones que hasta
antes de esa década se hallaban restringidas a sistemas de alto
costo y
considerados de alta tecnología. Las
industrias de la
telecomunicación, automotriz, aeronáutica, de
transformación, médica y de consumo
casero, asi como la educación, banca, y empresas de
servicios, son
solo algunas de las áreas en las cuales el impacto de la
electrónica digital es más evidente,
ya que lo palpamos en nuestro actuar cotidiano.

CISC

Es una abreviación de "Complex Instrution set
computer". Se refiere a los microprocesadores
tradicionales que operan con grupos grandes de
instrucciones de procesador
(lenguaje de
maquina). Los microprocesadores
INTEL 80xxx estan dentro de esta categoria (incluido el PENTIUM). Los
procesadores CISC
tienen un Set de instrucciones complejas por naturaleza que
requieren varios a muchos ciclos para completarse.

RISC

Es una abreviación de "Reduced Instruction Set
Code", a diferencia de los CISC, los procesadores RISC
tienen un grupo de o Set
de instrucciones simples requiriendo uno o pocos ciclos de
ejecución. Estas instrucciones pueden ser utilizadas
más eficientemente que la de los procesadores CISC
con el diseño
de software
apropiado, resultando en operaciones
más rapídas.

LOS MICROPROCESADORES
8086 Y 8088

Historia del 8086/8088

En junio de 1978 Intel lanzó al mercado el primer
microprocesador
de 16 bits: el 8086. En junio de 1979 apareció el
8088 (internamente igual que el 8086 pero con bus de datos de 8 bits)
y en 1980 los coprocesadores 8087 (matemático) y
8089 (de entrada y salida). El primer fabricante que
desarrolló software y hardware para estos chips
fue la propia Intel. Reconociendo la necesidad de
dar soporte a estos circuitos
integrados, la empresa
invirtió gran cantidad de dinero en un
gran y moderno edificio en Santa Clara, California, dedicado al
diseño,
fabricación y venta de sus
sistemas de
desarrollo
que, como se explicó anteriormente, son computadoras
autosuficientes con el hardware y software necesario para
desarrollar software de microprocesadores.

Los sistemas de
desarrollo son
factores clave para asegurar las ventas de una
empresa
fabricantes de chips. La inmensa mayoría de ventas son a
otras empresas, las
cuales usan estos chips en aparatos electrónicos,
diseñados, fabricados y comercializados por ellas mismas.
A estas empresas se las
llama "fabricantes de equipo original", o en inglés,
OEM (Original Equipment Manufacturer). El disminuir el tiempo de
desarrollo de
hardware y
software para las
OEM es esencial, ya que el mercado de estos
productos es
muy competitivo. Necesitan soporte pues los meses que les puede
llevar el desarrollo de
las herramientas
apropiadas les puede significar pérdidas por millones de
dólares. Además quieren ser los primeros
fabricantes en el mercado, con lo
cual pueden asegurarse las ventas en dos
áreas importantes: a corto plazo, ya que al principio la
demanda es
mucho mayor que la oferta, y a
largo plazo, ya que el primer producto
marca a menudo
los estándares.

De esta manera la empresa
Intel había desarrollado una serie completa
de software que se
ejecutaba en una microcomputadora basada en el 8085 llamada
"Intellec Microcomputer Development System". Los programas
incluían ensambladores cruzados (éstos son programas que se
ejecutan en un microprocesador y
generan código de máquina que se ejecuta en otro),
compiladores de
PL/M, Fortran y Pascal y varios programas de
ayuda. Además había un programa
traductor llamado CON V86 que convertía
código fuente 8080/8085 a código fuente
8086/8088. Si se observan de cerca ambos conjuntos de
instrucciones, queda claro que la transformación es
sencilla si los registros se
traducen así: A -> AL, B -> CH, C -> CL, D
-> DH, E -> DL, H -> BH y L -> BL. Puede parecer
complicado traducir LDAX B (por ejemplo) ya que el
8088 no puede utilizar el registro
CX para direccionamiento indirecto, sin embargo, se puede
hacer con la siguiente secuencia: MOV SI, CX; MOV AL,[SI].
Esto aprovecha el hecho que no se utiliza el registro
SI. Por supuesto el programa
resultante es más largo (en cantidad de bytes) y a veces
más lento de correr que en su antecesor 8085. Este
programa de
conversión sólo servía para no tener que
volver a escribir los programas en una
primera etapa. Luego debería reescribirse el código
fuente en assembler para poder obtener
las ventajas de velocidad
ofrecidas por el 8088. Luego debía correr el
programa en la
iSBC 86/12 Single Board Computer basado en el
8086. Debido al engorro que resultaba tener dos plaquetas
diferentes, la empresa
Godbout Electronics (también de California)
desarrolló una placa donde estaban el 8085 y el
8088, donde se utilizaba un ensamblador
cruzado provisto por la compañía Microsoft.
Bajo control de
software,
podían conmutarse los microprocesadores. El sistema operativo
utilizado era el CP/M (de Digital Research).

El desarrollo
más notable para la familia
8086/8088 fue la elección de la CPU 8088 por
parte de IBM (International Business Machines)
cuando en 1981 entró en el campo de las computadoras
personales. Esta computadora se
desarrolló bajo un proyecto con el
nombre "Acorn" (Proyecto
"Bellota") pero se vendió bajo un nombre menos
imaginativo, pero más correcto: "Computadora
Personal
IBM", con un precio inicial
entre 1260 dólares y 3830 dólares según la
configuración (con 48KB de memoria RAM y una
unidad de discos flexibles con capacidad de 160KB costaba 2235
dólares). Esta computadora
entró en competencia
directa con las ofrecidas por Apple (basado en el 6502) y por
Radio Shack
(basado en el Z-80).

ARQUITECTURA DE LOS PROCESADORES 8088
Y 8086

El 8086 es un microprocesador
de 16 bits, tanto en lo que se refiere a su estructura
como en sus conexiones externas, mientras que el 8088 es un
procesador de 8
bits que internamente es casi idéntico al 8086. La
única diferencia entre ambos es el tamaño del
bus de datos externo.
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 del bus (BIU: Bus Interface Unit).
La unidad de ejecución es la encargada de realizar todas
las operaciones
mientras que la unidad de interfaz del bus es la encargada de
acceder a datos e
instrucciones del mundo exterior. Las unidades de
ejecución son idénticas en ambos microprocesadores, pero las unidades de interfaz
del bus son
diferentes en varias cuestiones, como se desprende del siguiente
diagrama en
bloques:

La ventaja de esta división fue el ahorro de
esfuerzo necesario para producir el 8088. Sólo una
mitad del 8086 (el BIU) tuvo que rediseñarse
para producir el 8088.

La explicación del diagrama en
bloques es la siguiente:

Registros de uso general del
8086/8088:

Tienen 16 bits cada uno y son ocho:

1) AX = Registro
acumulador, dividido en AH y AL (8 bits cada uno).

2) BX = Registro base,
dividido en BH y BL.

3) CX = Registro
contador, dividido en CH y CL.

4) DX = Registro de
datos,
dividido en DH y DL.

5) SP = Puntero de pila (no se puede
subdividir).

6) BP = Puntero base (no se puede
subdividir).

7) SI = Puntero índice (no se puede
subdividir).

8) DI = Puntero destino (no se puede
subdividir).

Cualquiera de estos registros puede
utilizarse como fuente o destino en operaciones
aritméticas y lógicas, lo que no se puede hacer con
ninguno de los seis registros que se
verán más adelante.

Además de lo anterior, cada registro tiene
usos especiales:

AX: Usándolo se produce (en general) una
instrucción que ocupa un byte menos que si se utilizaran
otros registros de uso
general. Su parte más baja, AL, también tiene esta
propiedad. El
último registro
mencionado es el equivalente al acumulador de los procesadores
anteriores (8080 y 8085). Además hay instrucciones como
DAA; DAS; AAA; AAS; AAM; AAD; LAHF; SAHF; CBW; IN y OUT que
trabajan con AX o con uno de sus dos bytes (AH o AL).
También se utiliza este registro (junto
con DX a veces) en multiplicaciones y divisiones.

BX: Es el registro base de
propósito similar (se usa para direccionamiento indirecto)
y es una versión más potente del par de registros HL de
los procesadores
anteriores.

CX: Se utiliza como contador en bucles
(instrucción LOOP), en operaciones con
cadenas (usando el prefijo REP) y en desplazamientos y rotaciones
(usando el registro CL en
los dos últimos casos).

DX: Se utiliza junto con el registro AX en
multiplicaciones y divisiones, en la instrucción CWD y en
IN y OUT para direccionamiento indirecto de puertos (el registro
DX indica el número de puerto de
entrada/salida).

SP: Aunque es un registro de uso general, debe
utilizarse sólo como puntero de pila, la cual sirve para
almacenar las direcciones de retorno de subrutinas y los datos temporarios
(mediante las instrucciones PUSH y POP). Al introducir (push) un
valor en la
pila a este registro se le resta dos, mientras que al extraer
(pop) un valor de la
pila este a registro se le suma dos.

BP: Generalmente se utiliza para realizar
direccionamiento indirecto dentro de la pila.

SI: Sirve como puntero fuente para las operaciones con
cadenas. También sirve para realizar direccionamiento
indirecto.

DI: Sirve como puntero destino para las operaciones con
cadenas. También sirve para realizar direccionamiento
indirecto.

UNIDAD ARITMÉTICA Y
LÓGICA

Es la encargada de realizar las operaciones
aritméticas (suma, suma con "arrastre", resta, resta con
"préstamo" y comparaciones) y lógicas (AND, OR, XOR
y TEST). Las
operaciones
pueden ser de 16 bits o de 8 bits.

Indicadores (flags): Hay nueve indicadores de
un bit en este registro de 16 bits. Los cuatro bits más
significativos están indefinidos, mientras que hay tres
bits con valores
determinados: los bits 5 y 3 siempre valen cero y el bit 1
siempre vale uno (esto también ocurría en los
procesadores
anteriores).

Registro de indicadores
(16 bits)Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Flag — — —
— OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF

CF (Carry Flag, bit 0): Si vale 1, indica que hubo
"arrastre" (en caso de suma) hacia, o "préstamo" (en caso
de resta) desde el bit de orden más significativo del
resultado. Este indicador es usado por instrucciones que suman o
restan números que ocupan varios bytes. Las instrucciones
de rotación pueden aislar un bit de la memoria o
de un registro poniéndolo en el CF.

PF (Parity Flag, bit 2): Si vale uno, el resultado tiene
paridad par, es decir, un número par de bits a 1. Este
indicador se puede utilizar para detectar errores en
transmisiones.

AF (Auxiliary carry Flag, bit 4): Si vale 1, indica que
hubo "arrastre" o "préstamo" del nibble (cuatro bits)
menos significativo al nibble más significativo. Este
indicador se usa con las instrucciones de ajuste
decimal.

ZF (Zero Flag, bit 6): Si este indicador vale 1, el
resultado de la operación es cero.

SF (Sign Flag, bit 7): Refleja el bit más
significativo del resultado. Como los números negativos se
representan en la notación de complemento a dos, este bit
representa el signo: 0 si es positivo, 1 si es
negativo.

TF (Trap Flag, bit 8): Si vale 1, el procesador
está en modo paso a paso. En este modo, la CPU
automáticamente genera una interrupción interna
después de cada instrucción, permitiendo
inspeccionar los resultados del programa a medida
que se ejecuta instrucción por
instrucción.

IF (Interrupt Flag, bit 9): Si vale 1, la CPU reconoce
pedidos de interrupción externas enmascarables (por el pin
INTR). Si vale 0, no se reconocen tales interrupciones. Las
interrupciones no enmascarables y las internas siempre se
reconocen independientemente del valor de
IF.

DF (Direction Flag, bit 10): Si vale 1, las
instrucciones con cadenas sufrirán "auto-decremento", esto
es, se procesarán las cadenas desde las direcciones
más altas de memoria hacia las
más bajas. Si vale 0, habrá "auto-incremento", lo
que quiere decir que las cadenas se procesarán de
"izquierda a derecha".

OF (Overflow flag, bit 11): Si vale 1, hubo un desborde
en una operación aritmética con signo, esto es, un
dígito significativo se perdió debido a que
tamaño del resultado es mayor que el tamaño del
destino.

SISTEMA DE CONTROL DE LA
UNIDAD DE EJECUCIÓN

Es el encargado de decodificar las instrucciones que le
envía la cola y enviarle las órdenes a la unidad
aritmética y lógica
según una tabla que tiene almacenada en ROM llamada CROM
(Control Read Only
Memory).

COLA DE INSTRUCCIONES

Almacena las instrucciones para ser ejecutadas. La cola
se carga cuando el bus está desocupado,
de esta manera se logra una mayor eficiencia del
mismo. La cola del 8086 tiene 6 bytes y se carga de a dos bytes
por vez (debido al tamaño del bus de datos), mientras
que el del 8088 tiene cuatro bytes. Esta estructura
tiene rendimiento óptimo cuando no se realizan saltos, ya
que en este caso habría que vaciar la cola (porque no se
van a ejecutar las instrucciones que van después del
salto) y volverla a cargar con instrucciones que se encuentran a
partir de la dirección a donde se salta. Debido a esto
las instrucciones de salto son (después de
multiplicaciones y divisiones) las más lentas de este
microprocesador.

Registros de la unidad de interfaz con el bus:

El programador puede acceder a cinco registros de 16
bits cada uno, siendo cuatro de ellos registros de
segmento y el restante el puntero de instrucción (IP). Los
registros de
segmento se llaman:

CS: Registro de segmento de código.

DS: Registro de segmento de datos.

ES: Registro de segmento extra.

SS: Registro de segmento de pila.

La utilización de estos registros se
explica más adelante, en la sección que trata de
direccionamiento a memoria.

Lógica de control del
bus:

El cometido de este bloque es poder unir los
bloques anteriormente mencionados con el mundo exterior, es
decir, la memoria y
los periféricos.

El 8088 tiene un bus de datos externo
reducido de 8 bits. La razón para ello era prever la
continuidad entre el 8086 y los antiguos procesadores de 8
bits, como el 8080 y el 8085. Teniendo el mismo tamaño del
bus (así
como similares requerimientos de control y
tiempo), el
8088, que es internamente un procesador de 16
bits, puede reemplazar a los microprocesadores
ya nombrados en un sistema ya
existente.

El 8088 tiene muchas señales en común con
el 8085, particularmente las asociadas con la forma en que los
datos y las
direcciones están multiplexadas, aunque el 8088 no produce
sus propias señales de reloj como lo hace el 8085
(necesita un chip de soporte llamado 8284, que es diferente del
8224 que necesitaba el microprocesador
8080). El 8088 y el 8085 siguen el mismo esquema de compartir los
terminales correspondientes a los 8 bits más bajos del bus
de direcciones con los 8 bits del bus de datos, de manera
que se ahorran 8 terminales para otras funciones del
microprocesador.
El 8086 comparte los 16 bits del bus de datos con los 16
más bajos del bus de direcciones.

El 8085 y el 8088 pueden, de hecho, dirigir directamente
los mismos chips controladores de periféricos. Las investigaciones
de hardware para
sistemas basados
en el 8080 o el 8085 son, en su mayoría, aplicables al
8088.

En todo lo recién explicado se basó el
éxito del 8088.

El 8086/8088 puede conectarse al circuito de dos formas
distintas: el modo máximo y el modo mínimo. El modo
queda determinado al poner un determinado terminal (llamado
MN/MX) a tierra o a la
tensión de alimentación. El
8086/8088 debe estar en modo máximo si se desea trabajar
en colaboración con el Procesador de
Datos
Numérico 8087 y/o el Procesador de
Entrada/Salida 8089 (de aquí se desprende que en la IBM PC
el 8088 está en modo máximo). En este modo el
8086/8088 depende de otros chips adicionales como el Controlador
de Bus 8288 para generar el conjunto completo de señales
del bus de control. El modo
mínimo permite al 8086/8088 trabajar de una forma
más autónoma (para circuitos
más sencillos) en una manera casi idéntica al
microprocesador
8085.

Los 40 pines del 8088 en modo mínimo tienen las
siguientes funciones:

1.- GND (Masa)

2.- A14 (Bus de direcciones)

3.- A13 (Bus de direcciones)

4.- A12 (Bus de direcciones)

5.- A11 (Bus de direcciones)

6.- A10 (Bus de direcciones)

7.- A9 (Bus de direcciones)

8.- A8 (Bus de direcciones)

9.- AD7 (Bus de direcciones y datos)

10.- AD6 (Bus de direcciones y datos)

11.- AD5 (Bus de direcciones y datos)

12.- AD4 (Bus de direcciones y datos)

13.- AD3 (Bus de direcciones y datos)

14.- AD2 (Bus de direcciones y datos)

15.- AD1 (Bus de direcciones y datos)

16.- AD0 (Bus de direcciones y datos)

17.- NMI (Entrada de interrupción no
enmascarable)

18.- INTR (Entrada de interrupción
enmascarable)

19.- CLK (Entrada de reloj generada por el
8284)

20.- GND (Masa)

21.- RESET (Para inicializar el 8088)

22.- READY (Para sincronizar periféricos y memorias
lentas)

23.- /TEST

24.- /INTA (El 8088 indica que reconoció la
interrupción)

25.- ALE (Cuando está uno indica que salen
direcciones por AD, en caso contrario, es el bus de
datos)

26.- /DEN (Data enable: cuando vale cero debe habilitar
los transceptores 8286 y 8287 (se conecta al pin de "output
enable"), esto sirve para que no se mezclen los datos y las
direcciones).

27.- DT/R (Data transmit/receive: se conecta al pin de
dirección de los chips recién
indicados).

28.- IO/M (Si vale 1: operaciones con
ports, si vale 0: operaciones con
la
memoria)

29.- /WR (Cuando vale cero hay una escritura)

30.- HLDA (Hold Acknowledge: el 8088 reconoce el
HOLD)

31.- HOLD (Indica que otro integrado quiere
adueñarse del control de los
buses, generalmente se usa para DMA o acceso directo a memoria).

32.- /RD (Cuando vale cero hay una lectura)

33.- MN/MX (Cuando esta entrada está en estado alto,
el 8088 está en modo mínimo, en caso contrario
está en modo máximo)

34.- /SSO (Junto con IO/M y DT/R esta salida sirve para
determinar estados del 8088)

35.- A19/S6 (Bus de direcciones/bit de estado)

36.- A18/S5 (Bus de direcciones/bit de estado)

37.- A17/S4 (Bus de direcciones/bit de estado)

38.- A16/S3 (Bus de direcciones/bit de estado)

39.- A15 (Bus de direcciones)

40.- Vcc (+5V)

En modo máximo (cuando se aplica +5V al pin 33)
hay algunos pines que cambian de significado:

24.- QS1: Estado de la
cola de instrucciones (bit 1).

25.- QS0: Estado de la
cola de instrucciones (bit 0).

26.- S0: Bit de estado
0.

27.- S1: Bit de estado
1.

28.- S2: Bit de estado
2.

29.- /LOCK: Cuando vale cero indica a otros
controladores del bus (otros microprocesadores
o un dispositivo de DMA) que no deben ganar el control del bus.
Se activa poniéndose a cero cuando una instrucción
tiene el prefijo LOCK.

30.- RQ/GT1: Es bidireccional y tiene la misma
función que HOLD/HLDA en modo mínimo.

31.- RQ/GT0: Como RQ/GT1 pero tiene mayor
prioridad.

34.- Esta salida siempre está a uno.

Por ser este microprocesador
mucho más complejo que el 8085, tiene más bits de
estado que el
recién mencionado. A título informativo se detallan
los bits de estado:

Modos de direccionamiento del
8086/8088:

Estos procesadores
tienen 27 modos de direccionamiento (una cantidad bastante
más grande que los microprocesadores
anteriores) o reglas para localizar un operando de una
instrucción. Tres de ellos son comunes a microprocesadores
anteriores: direccionamiento inmediato (el operando es un
número que se encuentra en la misma instrucción),
direccionamiento a registro (el operando es un registro del
microprocesador)
y direccionamiento inherente (el operando está
implícito en la instrucción, por ejemplo, en la
multiplicación uno de los operandos siempre es el
acumulador). El resto de los modos sirve para localizar un
operando en memoria. Para
facilitar la explicación de estos modos, se pueden resumir
de la siguiente manera:

Deben sumarse cuatro cantidades: 1) dirección de segmento, 2) dirección base, 3) una cantidad
índice y 4) un desplazamiento.

La dirección de segmento se almacena en el
registro de segmento (DS, ES, SS o CS). En la próxima
sección se indica la forma en que se hace esto. Por ahora
basta con saber que el contenido del registro de segmento se
multiplica por 16 antes de utilizarse para obtener la dirección real. El registro de
segmentación siempre se usa para referenciar a memoria.

La base se almacena en el registro base (BX o BP). El
índice se almacena en el registro índice (SI o DI).
Cualquiera de estas dos cantidades, la suma de las dos o ninguna,
pueden utilizarse para calcular la dirección real, pero no pueden sumarse dos
bases o dos índices. Los registros
restantes (AX, CX, DX y SP) no pueden utilizarse para
direccionamiento indirecto. El programador puede utilizar tanto
la base como el índice para gestionar ciertas cosas, tales
como matrices de
dos dimensiones, o estructuras
internas a otras estructuras,
esquemas que se utilizan en las prácticas comunes de
programación. La base y el índice
son variables o
dinámicas, ya que están almacenadas en registros de la
CPU. Es decir,
pueden modificarse fácilmente mientras se ejecuta un
programa.

Además del segmento, base e índice, se usa
un desplazamiento de 16 bits, 8 bits o 0 bits (sin
desplazamiento). Ésta es una cantidad estática
que se fija al tiempo de
ensamblado (paso de código fuente a código de
máquina) y no puede cambiarse durante la ejecución
del programa (a menos
que el programa se
escriba sobre sí mismo, lo que constituye una
práctica no aconsejada).

Todo esto genera los 24 modos de direccionamiento a
memoria que se
ven a continuación:

• Registro indirecto: 1) [BX], 2) [DI]. 3)
  [SI].
• Basado: 4) desp8[BX], 5) desp8[BP], 6) desp16[BX], 7)
  desp16[BP].
• Indexado: 8) desp8[SI], 9) desp8[DI], 10) desp16[SI],
  11) desp16[DI].
• Basado-indexado: 12) [BX+SI], 13) [BX+DI], 14)
  [BP+SI], 15) [BX+DI].
• Basado-indexado con desplazamiento: 16) desp8[BX+SI],
  17) desp8[BX+DI], 18) desp8[BP+SI], 19) desp8[BX+DI], 20)
  desp16[BX+SI], 21) desp16[BX+DI], 22) desp16[BP+SI], 23)
  desp16[BX+DI].
• Directo: 24) [desp16].

Aquí desp8 indica desplazamiento de 8 bits y
desp16 indica desplazamiento de 16 bits. Otras combinaciones no
están implementadas en la CPU y
generarán error al querer ensamblar, por ejemplo, ADD
CL,[DX+SI].

El ensamblador
genera el tipo de desplazamiento más apropiado (0, 8
ó 16 bits) dependiendo del valor que
tenga la constante: si vale cero se utiliza el primer caso, si
vale entre -128 y 127 se utiliza el segundo, y en otro caso se
utiliza el tercero. Nótese que [BP] sin desplazamiento no
existe. Al ensamblar una instrucción como, por ejemplo,
MOV AL,[BP], se generará un desplazamiento de 8 bits con
valor cero.
Esta instrucción ocupa tres bytes, mientras que MOV
AL,[SI] ocupa dos, porque no necesita el
desplazamiento.

Estos modos de direccionamiento producen algunos
inconvenientes en el 8086/8088. La CPU gasta
tiempo
calculando una dirección compuesta de varias cantidades.
Principalmente esto se debe al hecho de que el cálculo de
direcciones está programado en microcódigo (dentro
de la CROM del sistema de
control de la
unidad de ejecución). En las siguientes versiones (a
partir del 80186/80188) estos cálculos están
cableados en la máquina y, por lo tanto, cuesta mucho
menos tiempo el
realizarlos.

Veamos un ejemplo: MOV AL, ES:[BX+SI+6]. En este caso el
operando de la izquierda tiene direccionamiento a registro
mientras que el de la derecha indica una posición de
memoria.
Poniendo valores
numéricos, supongamos que los valores
actuales de los registros sean:
ES = 3200h, BX = 200h, SI = 38h. Como se apuntó más
arriba la dirección real de memoria
será:

ES * 10h + BX + SI + 6 = 3200h * 10h + 200h + 38h + 6 =
3223Eh

Estructura de memoria de
segmentación: Como se ha mencionado anteriormente, el
8086/8088 usa un esquema ingenioso llamado segmentación,
para acceder correctamente a un megabyte completo de memoria, con
referencias de direcciones de sólo 16 bits.

Veamos cómo funciona. Cualquier dirección tiene dos partes, cada una de las
cuales es una cantidad de 16 bits. Una parte es la dirección de segmento y la otra es el
offset. A su vez el offset se compone de varias partes: un
desplazamiento (un número fijo), una base (almacenada en
el registro base) y un índice (almacenado en el registro
índice). La dirección de segmento se almacena en uno de
los cuatro registros de segmento (CS, DS, ES, SS). El procesador usa
estas dos cantidades de 16 bits para calcular la dirección
real de 20 bits, según la siguiente
fórmula:

Dirección real = 16 * (dirección del
segmento) + offset

Tal como veíamos antes, dado que 16 en decimal es
10 en hexadecimal, multiplicar por ese valor es lo
mismo que correr el número hexadecimal a la izquierda una
posición.

Hay dos registros de segmento que tienen usos
especiales: el microprocesador
utiliza el registro CS (con el offset almacenado en el puntero de
instrucción IP) cada vez
que se debe acceder a un byte de instrucción de programa,
mientras que las instrucciones que utilizan la pila (llamados a
procedimientos, retornos, interrupciones y las
instrucciones PUSH y POP) siempre utilizan el registro de
segmento SS (con el offset almacenado en el registro puntero de
pila SP). De ahí los nombres que toman: CS es el segmento
de código mientras que SS es el registro segmento de
pila.

Para acceder a datos en la memoria se
puede utilizar cualquiera de los cuatro registros de segmento,
pero uno de ellos provoca que la instrucción ocupe un byte
menos de memoria: es el
llamado segmento por defecto, por lo que en lo posible hay que
tratar de usar dicho segmento para direccionar datos. Este
segmento es el DS (registro de segmento de datos) para todos los
casos excepto cuando se utiliza el registro base BP. En este caso
el segmento por defecto es SS.

Si se utiliza otro registro, el ensamblador
genera un byte de prefijo correspondiente al segmento antes de la
instrucción: CS -> 2Eh, DS -> 3Eh, ES -> 26h y SS
-> 36h. El uso de estos diferentes segmentos significa que hay
áreas de trabajo separadas para el programa, pila y
los datos. Cada área tiene un tamaño máximo
de 64 KBytes. Dado que hay cuatro registros de segmento, uno de
programa (CS),
uno de pila (SS) y dos de datos (segmento de datos DS y segmento
extra ES) el área de trabajo puede llegar a 4 * 64 KB =
256 KB en un momento dado suponiendo que las áreas no se
superponen.

Si el programa y los
datos ocupan menos de 64 KB, lo que se hace es fijar los
registros de segmento al principio del programa y luego se
utilizan diferentes offsets para acceder a distintas posiciones
de memoria. En caso
contrario necesariamente deberán cambiarse los registros
de segmento en la parte del programa que lo requiera. Los
registros de segmento DS, ES y SS se cargan mediante las
instrucciones MOV y POP, mientras que CS se carga mediante
transferencias de control (saltos,
llamadas, retornos, interrupciones) intersegmento.

Estructura de interrupciones del
8086/8088

Hay tres clases de interrupción: por hardware, por software e internas (a las
dos últimas también se las llama
"excepciones").

Veremos primeramente el caso de interrupciones por
hardware: Como se
mencionó anteriormente, el 8086/8088 tiene dos entradas de
petición de interrupción: NMI e INTR y una de
reconocimiento (INTA). La gran mayoría de las fuentes de
interrupción se conectan al pin INTR, ya que esto permite
enmascarar las interrupciones (el NMI no). Para facilitar esta
conexión, se utiliza el circuito integrado controlador de
interrupciones, que tiene el código 8259A. Este chip
tiene, entre otras cosas, ocho patas para sendas fuentes de
interrupción (IRQ0 – IRQ7), ocho para el bus de datos (D0
– D7), una salida de INTR y una entrada de INTA. Esto permite una
conexión directa con el 8088/8086. Al ocurrir una
petición de alguna de las ocho fuentes, el
8259A activa la pata INTR. Al terminar de ejecutar la
instrucción en curso, el microprocesador
activa la pata INTA, lo que provoca que el 8259A envíe por
el bus de datos un número de ocho bits (de 0 a 255)
llamado tipo de interrupción (programable por el usuario
durante la inicialización del 8259A), que el 8086/8088
utiliza para saber cuál es la fuente de
interrupción. A continuación busca en la tabla de
vectores de
interrupción la dirección del manejador de
interrupción (interrupt handler). Esto se hace de la
siguiente manera. Se multiplica el tipo de interrupción
por cuatro, y se toman los cuatro bytes que se encuentran a
partir de esa dirección. Los dos primeros indican el
offset y los dos últimos el segmento del manejador, como
se muestra a
continuación.

Como se puede observar, la tabla ocupa el primer
kilobyte de memoria (256 tipos * 4 bytes/tipo = 1024
bytes).

Una vez que se pusieron en la pila los flags, CS e
IP (en ese
orden), la CPU hace IF
Las interrupciones por software ocurren cuando se
ejecuta la instrucción INT tipo. De esta manera se pueden
simular interrupciones durante la depuración de un
programa. El tipo de interrupción (para poder buscar
el vector en la tabla) aparece en la misma instrucción
como una constante de 8 bits. Muchos sistemas
operativos (programas que
actúan a modo de interfaz entre los programas de los
usuarios (llamados también "aplicaciones") y el hardware del sistema) utilizan
esta instrucción para llamadas a servicios, lo
que permite no tener que conocer la dirección absoluta del
servicio,
permitiendo cambios en el sistema operativo
sin tener que cambiar los programas que lo
ejecutan. De esta manera, una de las primeras operaciones que
debe realizar dicho sistema operativo
es inicializar la tabla de vectores de
interrupción con los valores
apropiados.

Existen algunas interrupciones predefinidas, de uso
exclusivo del microprocesador,
por lo que no es recomendable utilizar estos tipos de
interrupción para interrupciones por hardware o software.

– Tipo 0: Ocurre cuando se divide por cero o el cociente
es mayor que el valor
máximo que permite el destino.

– Tipo 1: Ocurre después de ejecutar una
instrucción si TF (Trap Flag) vale 1. Esto permite la
ejecución de un programa paso a paso, lo que es muy
útil para la depuración de programas.

– Tipo 2: Ocurre cuando se activa la pata NMI
(interrupción no enmascarable).

– Tipo 3: Existe una instrucción INT que ocupa un
sólo byte, que es la correspondiente a este tipo. En los
programas
depuradores (debuggers) (tales como Debug, CodeView, Turbo
Debugger, etc.), se utiliza esta instrucción como punto de
parada (para ejecutar un programa hasta una determinada
dirección, fijada por el usuario del depurador, se inserta
esta instrucción en la dirección correspondiente a
la parada y se lanza la ejecución. Cuando el CS:IP apunte a
esta dirección se ejecutará la INT 3, lo que
devolverá el control del
procesador al
depurador). Debido a esto, si se le ordena al depurador que
ejecute el programa hasta una determinada dirección en ROM
(memoria de sólo lectura) (por
ejemplo, para ver cómo funciona una subrutina almacenada
en dicha memoria), la ejecución seguirá sin parar
allí (ya que la instrucción INT 3 no se pudo
escribir sobre el programa). En el 80386, con su elaborado
hardware de ayuda
para la depuración, se puede poner un punto de parada en
ROM.

– Tipo 4: Ocurre cuando se ejecuta la instrucción
de interrupción condicional INTO y el flag OF (Overflow
Flag) vale 1.

Los tipos 5 a 31 (1F en hexadecimal) están
reservados para interrupciones internas (también llamados
"excepciones") de futuros microprocesadores.

Prioridad entre diferentes fuentes de
interrupción:

1) Error de división, INT n (no enmascarable),
INTO.

2) NMI (no enmascarable).

3) INTR (enmascarable mediante IF).

4) Ejecución paso a paso (enmascarable mediante
TF).

BIBLIOGRAFIA

• Página de Internet:
• Página de Internet:
  intel.com

CONTENIDO

Historia de los microprocesadores Intel

• CISC
• RISC
• Características mas importantes de los
  microprocesadores Intel
• Los microprocesadores 8086 y 8088
• Historia del 8086/8088
• Arquitectura de los procesadores
  8088 y 8086
• Unidad aritmética lógica
• Sistema de Control de
  la Unidad de Ejecución
• Cola de Instrucciones
• Registros de la unidad de interfaz con el
  bus
• Lógica de control del bus
• Modos de direccionamiento del 8086/8088
• Estructuras de interrupciones del
  8086/8088