Diseño y análisis de una alu

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DISEÑO Y ANÁLISIS DE UNA UNIDAD ARITMETICO-LÓGICA POR MEDIO DE RECURSOS COMPARTIDOS

INSTITUCIÓN UNIVERSITARIA ANTONIO JOSE CAMACHO
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERÍA DE SISTEMAS-INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

Julian Andrés Sánchez Jurado,Carlos Mario Ramírez Cardona
COD 2302001 ,COD 2302032

RESUMEN

Este artículo presenta el diseño y análisis de una UnidadAritmético-Lógica (UAL) de cuatro bits con diseño por lógica combinacional, multiplexores y programación en VHDL.

1. INTRODUCCIÓN

La ALU es una unidad de ejecución que utilizan las CPU y su complejidad puede variar, una ALU sencilla tiene dos entradas, una señal de control, y una salida, es la encargada de realizar todas las operaciones matemáticas y lógicas, dando a las computadoras, laposibilidad de ser utilizadas para cualquier tipo de trabajo. Este diseño tres señales de control las que permitirán seleccionar cuatro operaciones lógicas que son; AND, OR, XOR, NOT y las aritméticas SUMA RESTA, INCREMENTO, DECREMENTO.

|S2 |S1 |S0 |FUNCION |
|0 |0 |0 |AND |
|0 |0 |1 |OR |
|0|1 |0 |XOR |
|0 |1 |1 |A’ |
|1 |0 |0 |SUMA |
|1 |0 |1 |RESTA |
|1 |1 |0 |INCREMENTO |
|1 |1 |1 |DECREMENTO |

Se realizara un diseño optimizado de la ALU pasando de un criterio de recursos dedicados a uno derecursos compartidos donde compartiremos un sumador completo para ejecutar las ocho operaciones, se tendrá también un diseño por medio de multiplexores se calculara economicamente la utilización de dispositivos combinacionales y se harán comparaciones por los respectivos métodos de diseño dentro de los cuales se medirá la eficiencia de diseño con las respectivas técnicas y tecnologías.

2.DISEÑO POR MAPAS DE KARNAUGH

• TABLAS DE VERDAD UTILIZADAS

[pic]
AND
|X |Y |F |
|0 |0 |0 |
|0 |1 |0 |
|1 |0 |0 |
|1 |1 |1 |

[pic]
OR
|X |Y |F |
|0 |0 |0 |
|0 |1 |1 |
|1 |0 |1 |
|1 |1 |1 |

[pic]
XOR
|X |Y |F |
|0 |0 |0 |
|0|1 |1 |
|1 |0 |1 |
|1 |1 |0 |

[pic]
NOT
|X |F |
|0 |1 |
|1 |0 |

SEMISUMA

|X |Y |F |Cout |
|0 |0 |0 |0 |
|0 |1 |1 |0 |
|1 |0 |1 |0 |
|1 |1 |0 |1 |

[pic]

SUMA

|X |Y |Cin |F |Cout |
|0 |0|0 |0 |0 |
|0 |0 |1 |1 |0 |
|0 |1 |0 |1 |0 |
|0 |1 |1 |0 |1 |
|1 |0 |0 |1 |0 |
|1 |0 |1 |0 |1 |
|1 |1 |0 |0 |1 |
|1 |1 |1 |1 |1 |

Mapa de karnaugh para F

| |1 ||1 |
|1 | |1 | |

Mapa de karnaugh para Cout

| | |1 | |
| |1 |1 |1 |

F = XYCin + XYCin + XYCin + XYCin = Cin (XY +XY)+ Cin (XY +XY)= Cin (X⊕Y)+ Cin (X⊕Y)= Cinm+Cinm)= Cin⊕m =Cin⊕(X⊕Y)
Cout = XYCin + XYCin + XYCin + XYCin =XY+Cin (X⊕Y)

CIRCUITO SUMADOR COMPLETO

[pic]

RESTADOR

|X |Y |Cin |F |Cout |
|0|0 |0 |0 |0 |
|0 |0 |1 |1 |1 |
|0 |1 |0 |1 |1 |
|0 |1 |1 |0 |1 |
|1 |0 |0 |1 |0 |
|1 |0 |1 |0 |0 |
|1 |1 |0 |0 |0 |
|1 |1 |1 |1 |1 |

Mapa de karnaugh para F

|...
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