Arquitecturas

Microcontroladores de arquitectura cerrada

Cada modelo se construye con un determinado CPU, cierta capacidad de memoria de datos, cierto tipo y capacidad de memoria de instrucciones, un número de E/S y un conjunto de recursos auxiliares muy concreto. El modelo no admite variaciones ni ampliaciones.

La aplicación a la que se destina debe encontrar en su estructura todo lo que precisa y, en caso contrario, hay que desecharlo. Microchip ha elegido principalmente este modelo de arquitectura.

Microcontroladores de arquitectura abierta

Estos microcontroladores se caracterizan porque, además de disponer de una estructura interna determinada, pueden emplear sus líneas de E/S para sacar al exterior los buses de datos, direcciones y control, con lo que se posibilita la ampliación de la memoria y las E/S con circuitos .integrados externos. Microchip dispone de modelos PIC con arquitectura abierta, sin embargo,  esta alternativa se escapa de la idea de un microcontrolador incrustado y se asemeja a la. solución que emplean los clásicos microprocesadores.

Instrucciones ortogonales

Cualquier instrucción puede manejar cualquier elemento de la arquitectura como fuente o como destino.

Arquitectura basada en un banco de registros.

Esto significa que todos los objetos del sistema (puertos de E/S, temporizadores, posiciones de memoria, etc.) están implementados físicamente como registros.

 Diversidad de modelos de microcontroladores con prestaciones y recursos diferentes.

La gran variedad de modelos de microcontroladores PIC permite que el usuario pueda seleccionar el más conveniente para su proyecto.

Instrucciones:Existen tres orientaciones en cuanto a la arquitectura y funcionalidad de los procesadores actuales.

CISC: Un gran número de procesadores usados en los microcontroladores están basados en la filosofía CISC (Computadores de Juego de Instrucciones Complejo). Disponen de más de 80 instrucciones máquina en su repertorio, algunas de las cuales son muy sofisticadas y potentes, requiriendo muchos ciclos para su ejecución.

RISC: Tanto la industria de los computadores comerciales como la de los microcontroladores están decantándose hacia la filosofía RISC (Computadores de Juego de Instrucciones Reducido). En estos procesadores el repertorio de instrucciones máquina es muy reducido y las instrucciones son simples y, se ejecutan en un ciclo.

La sencillez y rapidez de las instrucciones permiten optimizar el hardware y el software del procesador.

SISC: En los microcontroladores destinados a aplicaciones muy concretas, el juego de instrucciones, además de ser reducido, es “específico”, o sea, las instrucciones se adaptan a las necesidades de la aplicación prevista. Esta filosofía se ha bautizado con el nombre de SISC (Computadores de Juego de Instrucciones Específico).

Segmentación o Pipeline
Una técnica ampliamente utilizada en los uP avanzados es el tratamiento de las instrucciones mediante segmentación o pipeline. La idea del procesado segmentado de las instrucciones consiste en acelerar el ritmo de su tratamiento dividiendo la ejecución en varias etapas, cada una de las cuales es llevada a cabo por un bloque de hardware diferente, de la misma manera que los operarios en la cadena de montaje de una empresa. En un uP clásico el proceso de ejecución de una instrucción consiste en los siguientes pasos conocidos: carga (incluye la búsqueda de la instrucción) y decodificación del código de operación, ejecución de la instrucción (con la carga de los operandos de memoria si es preciso) y, por último, almacenamiento del resultado. De esta manera, se precisan varios ciclos de reloj para la ejecución de una sola instrucción, y hasta que no concluya el tratamiento completo de una no se pasa a tratar la siguiente.