Arquitectura del procesador

Unidad aritmético lógica.
La ALU es la parte del microprocesador que realiza realmente las operaciones aritméticas y lógicas con los datos. Se basa, como la mayoría de los componentes de una computadora, en dispositivos lógicos sencillos. Pero no podemos hablar de unidades aritmético lógicas si no sabemos realmente como se llevan a cabo operaciones de tipo aritméticas y de tipo lógicas. Por lomismo, comenzaremos por determinar operaciones simples como suma y resta, siguiendo por la multiplicación y división, también realizaremos operaciones en complemento a1 y complemento a2
(para simplificar la redacción las nombraré de aquí en adelante como a1 y a2).

2.1 Números enteros sin signo
A continuación se detallan la manera como se pueden realizar operaciones aritméticas con númerossin signo y enteros. Existen maneras para realizar la suma, resta, multiplicación y división.

2.1.1 Suma

Si sumamos números decimales es común la expresión “cinco mas siete es igual a doce, entonces son dos y llevo uno”. Este “llevo uno” se conoce como el acarreo. De la misma manera se realiza una suma binaria de varios bits. Unicamente necesitamos recordar las sencillas reglas de la sumabinaria de un bit.
1+1 = 0 y llevo 1
1+0 = 1
0+1 = 1
0+0 = 0
1+1+1 = 1 y llevo 1
Con estas reglas tenemos por ejemplo.
Acarreo --> 1 11
[pic]
2.1.2 Resta
La resta se lleva de manera similar en números decimales y binarios. Si en la suma existe el acarreo, en la resta existe el “préstamo”, igual que en decimales.
1. = 0
1- = 1
0- = 0
.0-1 = 1 prestando un uno al bit siguiente.
Conestas reglas tenemos por ejemplo.
[pic]

2.1.3 Multiplicación

La multiplicación no es en lo absoluto mas complicada que las dos operaciones anteriores que hemos visto. Simplemente se trata de multiplicar con unas sencillas reglas y después sumar. Cuando realizamos multiplicaciones decimales de varios numero debemos multiplicar cada uno de los numero del multiplicador por cada uno de losdel multiplicando corriendo el resultado un lugar hacia la izquierda para después sumar los resultados.
Las reglas de la multiplicación son:
1x1 = 1
1x0 = 0
0x1 = 0
0x0 = 0
De esta manera tenemos:
[pic] [pic]

2.1.4 División.

Es muy simple realizar una división de números binarios pues es sumamente similar a la división con números decimales. Hay un cocientecomo resultado con un posible residuo, hay un dividendo y un divisor y se trata de encontrar múltiplos e irlos restando uno por uno. No creo necesario extenderse en la explicación paso a paso de la división de números enteros positivos en binario. Basta con un pequeño ejemplo y recordar las reglas para la división de números decimales ya que son iguales.
00001101

110110010011
1011

001110
1101
001111
1101
100

2.2 Números enteros con signo.

2.2.1 Complemento a2

Es interesante lo que se puede hacer con números binarios. Como ya vimos hay maneras de realizar sumas, restas y multiplicaciones, pero hemos realizado operaciones con números enteros y positivos. ¿Acaso se puede hacer operaciones con númerosbinarios que representen números negativos? Sí se puede y no es tan complicado como pareciera ser. Para esto se llegó a una notación especial denominada complemento a2. Es mas sencillo explicarlo si tomamos en cuenta registros de 8 bits. Cuando queremos representar números positivos, el bit mas significativo servirá de signo: si es 0 es positivo y si es 1 es negativo. Esto nos deja únicamente 7 bitspara el numero o bien, hasta 64 números se pueden formar. Lo importante es que de cada numero positivo se puede encontrar su negativo por medio del complemento a2. Esto se hace sacando el complemento de dicho numero y sumándole un uno.
Número positivo: 00000100 = 4
Complemento: 11111011
Se le suma uno: 11111011+1=11111100 = -4
Si alguna de las operaciones aritméticas nos arroja un resultado...