L02 — CPU, registros y ciclo de instrucción

~5 h · Semana 1

La CPU no “piensa”: repite un ciclo. Entender fetch–decode–execute desmitifica optimizadores y bugs extraños.

Objetivo

Describir registros clave (PC, IR, acumuladores/general-purpose a alto nivel) y el ciclo de instrucción en una máquina típica.

Conceptos

• Registros vs memoria: velocidad, tamaño, propósito.
• PC (program counter): dirección de la siguiente instrucción.
• Fetch → decode → execute → (memory access) → writeback.
• Conjunto de instrucciones (ISA): lo que el compilador/interpreter targetea.

Pasos

1. Lectura (60–90 min)

Stallings (o Tanenbaum): sección de ciclo de instrucción. Traza a mano tres instrucciones ficticias (load, add, store) anotando qué registro cambia en cada fase.

2. Documento ciclo-instruccion.md (90 min)

Crea projects/m05-como-corre/ciclo-instruccion.md:

# Ciclo de instrucción — M05 L02

## Registros (alto nivel)
| Registro | Rol |
|----------|-----|

## Ciclo (una instrucción)
1. Fetch:
2. Decode:
3. Execute:
...

## Ejemplo trazado (3 instrucciones)
(pseudocódigo ensamblador o tabla paso a paso)

Incluye un diagrama de flujo ASCII del ciclo.

3. Puente con alto nivel (60 min)

Elige una función TS trivial:

function suma(a: number, b: number): number {
  return a + b;
}

En el mismo archivo, sección “¿Qué podría hacer la CPU?”: no traduzcas a ensamblador real; lista tipos de operaciones (cargar constantes, sumar, saltar, llamar). Objetivo: intuición, no disassembly perfecto.

4. Preguntas de comprensión (30 min)

Responde al final del archivo:

• ¿Qué pasa si el PC apunta a una dirección inválida?
• ¿Por qué más registros no siempre acelera todo?
• ¿Cómo se relaciona el ciclo con “un hilo de ejecución”?

Lectura de esta lección

Fuente	Qué leer
Stallings	CPU, ciclo de instrucción, registros
Opcional	Video corto de simulador educativo (solo si cierras con tu diagrama)
Catálogo	Bibliografía · M05

Hecho cuando

1. Existe ciclo-instruccion.md con tabla de registros, diagrama del ciclo y traza de 3 instrucciones.
2. Explicas fetch–decode–execute sin usar solo inglés técnico suelto (traduce conceptos).
3. Relacionaste el ciclo con la ejecución de una función de alto nivel.

Errores comunes

• Memorizar nombres de registros x86 sin entender roles.
• Olvidar que algunas instrucciones acceden memoria dentro del ciclo.
• Diagrama del ciclo sin flechas de retroalimentación al PC.

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