Implementacion alu

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TRABAJO Nº5

Enunciado:

ALU_04

Diseñar una unidad aritmético-lógica de 4 bits que, en función de las señales de control S2 , S1 , S0 realice las operaciones aritméticas y lógicas mostradas en la tabla.

| | |S2 = 0 |S2 = 1 |
|S1 |S0 |OPERACIONES LÓGICAS|OPERACIONES ARITMÉTICAS |
|0 |0 |A’ |-A+3 |
|0 |1 |B’ |-A-3 |
|1 |0 |A+B’|-B-4 |
|1 |1 |A·B |-B-3 |

Diseñar con el menor coste en circuitos integrados.

Una ALU o Unidad Aritmético Lógica (Arithmetic Logia Unit) es un circuito combinacional, esdecir, un sistemas digitales cuyas salidas en cualquier instante t dependen únicamente de los valores de las entradas en ese mismo instante t (excepto retardos en la propagación de las señales por el circuito), que puede realizar tanto operaciones lógicas como operaciones aritméticas según cierta combinación de señales de selección de operación.

En este caso dichas señales de selección deoperación van a ser 3 bits, S2,S1 y S0. El primero de todos ellos, S2, será el encargado de seleccionar entre que se muestren los resultados provenientes de la unida lógica (S2=0) o de la unidad aritmética (S2=1). S1 y S0 se encargarán de la selección de la operación a realizar dentro de dichas unidades. Las señales de datos serán 2 de 4 bits cada una, A y B.

Para comenzar, plantearemos el diseño de laALU en dos unidades diferenciadas, unidad lógica y unidad aritmética. Las entradas de datos de cuatro bits Ai y Bi se introducirán a ambas, sin embargo a la salida deberemos que solución mostrar mediante el uso de cuatro multiplexores de dos a uno, cado uno encima de otro, para así conseguir ofrecer en la salida de la ALU sólo una solución SULi o SALi. Como ya hemos mencionado esta selección sellevará a cabo con la entrada S2.
Todas estás señales serán introducidas por el usuario.

Un esquema de lo que podría ser la ALU lo tenemos aquí:

[pic]

Este mismo esquema pero realizado utilizando Orcad sería:

[pic]

Como podemos ver además de las entradas seleccionadas por el usuario, existen otras dos entradas, VCC y GND. La primera VCC es la fuente de alimentación, es decir dondeirán unidos lo 1 por ejemplo en los multiplexores de la unidad lógica; mientras que GND, del inglés ground, es la tierra, donde uniremos los 0.

Y dentro de lo que llamamos Unidad Aritmético Lógica:

[pic]

El siguiente paso es la realización de los dos grandes bloques que componen la ALU, la unidad lógica y la unidad aritmética.

Diseño de la unidad lógica.-

La unidad lógica es laparte de la unidad aritmético lógica que se encarga de realizar los calculo de tipo lógico entre las variables Ai y Bi.

Lo primero que haremos será realizar la tabla de verdad de la unidad lógica, que se utilizará cuando la entrada en S2 este a nivel bajo. Por lo que la tabla de verdad deberemos hacerla en función a cuatro entradas, las de control, S1 y S0, y las de datos Ai y Bi. La tabla deverdad únicamente deberemos hacerla una vez, sin embargo, a la hora de implementar las funciones mediante multiplexores, deberemos repetir el procedimiento cuatro veces, uno por cada bit, en este caso cuatro. Así quedarán cuatro salidas SULi (SUL0, SUL1, SUL2, SUL3) que serán el resultado de las operaciones realizadas con las entradas de datos Ai (A0, A1, A2, A3,) y Bi (B0, B1, B2, B3).

|S1...
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