ALU - laura ramirez g

Nombre del estudiante:
González Montoya Rafael
Olvera Rojas Josué Herminio
Nombre del trabajo:
ALU - Unidad Aritmética Lógica
Fecha de entrega:
10 de mayo del 2012
Campus:
San Rafael
Carrera:
Ingeniería en Sistemas Computacionales
Semestre:
1° semestre
Nombre del maestro:
Ing. Laura Ramirez G.
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INTRODUCCION
Una ALU debe procesar números usando el mismo formato que el resto del circuito
digital. Para los procesadores modernos, este formato casi siempre es la
representación del número binario de complemento a dos. Las primeras
computadoras usaron una amplia variedad de sistemas de numeración, incluyendo
complemento a uno, formato signo-magnitud, e incluso verdaderos sistemas
decimales, con diez tubos por dígito.
Las ALU para cada uno de estos sistemas numéricos mostraban diferentes diseños,
y esto influenció la preferencia actual por el complemento a dos, debido a que ésta
es la representación más simple, para el circuito electrónico de la ALU, para
calcular adiciones y sustracciones.
El matemático John von Neumann propuso el concepto de la ALU en 1945, cuando
escribió un informe sobre las fundaciones para un nuevo computador llamado
EDVAC. Más adelante, en 1946, trabajó con sus colegas diseñando un computador
para el Princeton Institute of Advanced Studies. El IAS computer se convirtió en el
prototipo para muchos computadores posteriores. En esta propuesta, von Neumann
esbozó lo que él creyó sería necesario en su máquina, incluyendo una ALU.
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QUE ES
En computación, la unidad aritmético lógica o ALU es un circuito digital que calcula
operaciones aritméticas y operaciones lógicas, entre dos números.
Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación
aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU
minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene
comprobando si debe activar el sonido de la alarma.
Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos
dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos
procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un
microprocesador moderno y los mainframes puede tener múltiples núcleos, cada
núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
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DEFINICION
La Unidad Aritmético Lógica, o simplemente ALU (por Arithmetic Logic Unit) es una
de las unidades que conforman la Unidad Central de Procesos (CPU) mediante la
cual se pueden realizar un conjunto de operaciones aritméticas básicas (resta,
suma, división y multiplicación) y de operaciones lógicas (OR, NOT, AND).
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VENTAJA / DESVENTAJA
Ventajas: Bajos costos, más flexibles, mayor facilidad de diseño y capacidad de
realizar tareas muy complejas.
Desventaja: Es mucho más lenta frente a la lógica cableada.
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TIPOS
Las operaciones simples del ALU:
- Operaciones aritméticas como adición, sustracción, multiplicación y división.
- Operaciones lógicas de bits para AND, NOT, OR, XOR, XNOR.
- Operaciones de desplazamiento de bits, desplazan o rotan una palabra en un
número específico de bits hacia la izquierda o la derecha, con o sin extensión de
signo. Los desplazamientos pueden ser interpretados como multiplicaciones o
divisiones por 2.
Las operaciones complejas del ALU:
Se pueden diseñar para calcular cualquier operación sin importar lo compleja que
sea el problema es que cuanto más compleja sea la operación tanto más costosa
será la ALU más espacio usará en el procesador y más energía utilizara.
Por lo tanto siempre calculan un compromiso, para proporcionar al procesador u
otros circuitos, una ALU suficientemente potente para calcular rápido pero no de
una complejidad de tal calibre que haga una ALU económicamente prohibitiva.
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FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento del ALU se basa también de la Unidad de Control por
mecanismos de procesamiento.
Recibe datos sobre los que efectúa operaciones de calculo y comparaciones.
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CIRCUITO INTEGRADO # 74184 o 74185
En la imagen se detalla una ALU de 2 bits con dos entradas llamadas A y B: A[0] y B
[0] corresponden al bit menos significativo y A[1] y B[1] corresponden al bit más
significativo.
Cada bit de la ALU se procesa de manera idéntica, con la excepción del
direccionamiento del bit del acarreo. El manejo de este bit es explicado más
adelante.
Las entradas A y B van hacia las cuatro puertas de la izquierda, de arriba a abajo,
XOR, AND, OR, y XOR. Las tres primeras puertas realizan las operaciones XOR,
AND, y OR sobre los datos A y B. La última puerta XOR es la puerta inicial de un
sumador completo.
El paso final de las operaciones sobre cada bit es la multiplexación de los datos. La
entrada OP de 3 bits, OP[0], OP[1] y OP[2], desde la unidad de control determina
cual de las funciones se van a realizar:
OP = 000 → XOR
■
OP = 001 → AND
■
OP = 010 → OR
■
OP = 011 → Adición
■
Claramente se ve que las otras cuatro entradas del multiplexor están libres para
otras operaciones. Aunque OP[2] actualmente no es usada en este montaje, ésta
sería usada en el momento de realizar otras operaciones además de las 4
operaciones listadas arriba.
Los datos de acarreo de entrada y acarreo de salida, llamados flags, son
típicamente conectados a algún tipo de registro de estado.
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COMPOSICION DE INTEGRADO
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TABLA DE VERDAD
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USOS O/Y APLICACIONES
- Sus aplicaciones son de especial utilidad en las áreas de Biomedicina y
Antropogenética.
- Múltiples secuencias y ejecuciones para funciones en un computador
- Para la parte lógica de un robot de cualquier tipo (construcción, carros, y otros
dispositivos).
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://irlenys.tripod.com/digitalesi/arit/suma.htm
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