Arquitectura del microprocesador: La unidad de control (I)

Arquitectura del microprocesador: Unidad aritmético-lógica (II)

Arquitectura del microprocesador: El banco de registros (III)

Arquitectura del microprocesador: Buses (IV)

Tradicionalmente el banco de registros se ha divido en dos grupos: los registros de propósito general y los que tienen una función específica. Al primer grupo pertenecen aquellos que el programador puede usar libremente para almacenar temporalmente datos, mientras que los segundos se utilizan de manera indirecta. Los registros con función específica más usuales son:

• Contador de programa: Contiene la dirección de la memoria donde está alojada la siguiente instrucción a ejecutar. Actúa, por tanto, como un puntero y, de hecho en algunos microprocesadores se denomina puntero de instrucción. Es la unidad de control la que utiliza este registro para recuperar las instrucciones del programa, incrementando su contenido a medida que se avanza en la ejecución o modificándolo cuando se encuentra una instrucción de salto.
• Puntero de pila: En ocasiones es necesario guardar temporalmente el contador de programa, por ejemplo al saltar a una subrutina o cuando el microprocesador debe atender una interrupción externa, con la intención de recuperarlo posteriormente. Los primeros microprocesadores contaban con una pila interna, en el propio circuito integrado, que tenía una capacidad limitada y solía permitir 5 u 8 niveles como máximo. Actualmente la pila se almacena en memoria principal, externa al microprocesador de forma que éste lo único que necesita es conocer la dirección donde está el tope o parte alta de la pila. Almacenar dicha dirección es el objetivo del registro del puntero de pila.
• Acumulador: Puede ser utilizado como registro de propósito general en muchas situaciones, pero en otras adquiere el papel de registro específico al ser el destinatario de diferentes operaciones aritméticas, lógicas o de entrada/salida.
• Estado: Su denominación cambia según el tipo de diseño y fabricante, pero su finalidad es siempre la misma: mantener una serie de bits indicando el estado en que se encuentra el microprocesador. Ese estado proviene normalmente de la ejecución de la última instrucción, pudiendo influir en cómo se ejecutarían las posteriores. También es posible que ciertos bits modifiquen el modo de funcionamiento del procesador, de forma general o ante determinadas instrucciones.
• Otros registros: Si bien los cuatro citados pueden considerarse los más importantes, todos los microprocesadores disponen además de otros registros de uso específico, ocultos en su mayor parte que emplean para almacenar el código de la instrucción que está ejecutándose, contener temporalmente datos procedentes de memoria que van a intervenir en un cálculo, etc.

En un principio los microprocesadores contaban sólo con registros de 8 o 16 bits pensados para operar con aritmética entera, pero en la actualidad el tamaño ha crecido hasta los 32, 64 e incluso 80 bits, contemplándose tanto la aritmética entera como la de punto flotante.