En este tema, exploraremos los conceptos fundamentales de la CPU (Unidad Central de Procesamiento) y la memoria, que son esenciales para entender cómo funciona el lenguaje ensamblador. Este conocimiento te permitirá escribir programas más eficientes y comprender mejor cómo interactúan el hardware y el software.

La CPU es el cerebro del ordenador. Es responsable de ejecutar instrucciones y procesar datos. A continuación, se desglosan sus componentes principales:

• Unidad de Control (CU): Dirige el flujo de datos entre la CPU y otros componentes del ordenador.
• Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza operaciones aritméticas y lógicas.
• Registros: Pequeñas áreas de almacenamiento dentro de la CPU que contienen datos temporales y direcciones.

El ciclo de instrucción de la CPU consta de tres etapas principales:

1. Fetch (Búsqueda): La CPU obtiene una instrucción de la memoria.
2. Decode (Decodificación): La CPU interpreta la instrucción.
3. Execute (Ejecución): La CPU ejecuta la instrucción.

La memoria es donde se almacenan los datos y las instrucciones que la CPU necesita para ejecutar programas. Existen varios tipos de memoria, cada uno con sus propias características y usos.

• Memoria RAM (Random Access Memory): Memoria volátil que se utiliza para almacenar datos temporales y programas en ejecución.
• Memoria ROM (Read-Only Memory): Memoria no volátil que contiene datos permanentes, como el firmware del sistema.
• Caché: Memoria de alta velocidad que almacena copias de datos de la memoria principal para acelerar el acceso.

La jerarquía de memoria se organiza en niveles según la velocidad y el tamaño:

La CPU y la memoria trabajan juntas para ejecutar programas. Aquí se explica cómo interactúan:

• Bus de Datos: Transporta datos entre la CPU y la memoria.
• Bus de Direcciones: Transporta direcciones de memoria desde la CPU a la memoria.

1. Lectura: La CPU envía una dirección de memoria a través del bus de direcciones y recibe los datos correspondientes a través del bus de datos.
2. Escritura: La CPU envía una dirección de memoria y los datos a escribir a través de los buses de direcciones y datos, respectivamente.

A continuación, se muestra un ejemplo simple de cómo acceder a la memoria en ensamblador x86:

1. Definición de Datos:

   section .data
       myVar db 10  ; Define una variable de un byte con valor 10
   

   • section .data: Sección de datos donde se definen las variables.
   • myVar db 10: Define una variable myVar de un byte con el valor 10.

2. Acceso a la Memoria:

   mov eax, [myVar]  ; Cargar el valor de myVar en el registro EAX
   add eax, 5        ; Sumar 5 al valor en EAX
   mov [myVar], eax  ; Guardar el nuevo valor de EAX en myVar
   

   • mov eax, [myVar]: Carga el valor de myVar en el registro EAX.
   • add eax, 5: Suma 5 al valor en EAX.
   • mov [myVar], eax: Guarda el nuevo valor de EAX en myVar.

3. Salida del Programa:

   mov eax, 1        ; Código de salida del sistema
   int 0x80          ; Llamada al sistema para salir
   

   • mov eax, 1: Coloca el código de salida del sistema en EAX.
   • int 0x80: Realiza una llamada al sistema para salir del programa.

Escribe un programa en ensamblador que realice las siguientes operaciones:

1. Define una variable num con el valor 20.
2. Carga el valor de num en un registro.
3. Multiplica el valor por 2.
4. Guarda el nuevo valor en num.

• shl eax, 1: Desplaza los bits de EAX a la izquierda una posición, lo que equivale a multiplicar por 2.

En esta lección, hemos cubierto los conceptos básicos de la CPU y la memoria, su interacción y cómo acceder a la memoria en ensamblador. Estos fundamentos son cruciales para escribir programas eficientes y comprender el funcionamiento interno de un ordenador. En la próxima lección, profundizaremos en los registros y sus funciones.