Unidad Aritmetica Logica
Páginas: 5 (1119 palabras)
Publicado: 19 de abril de 2011
Unidad aritmética lógica
Es un circuito que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), 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 semantiene comprobando si debe activar el pitido del temporizador, etc. 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) pueden tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiplesunidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Operaciones simples
La mayoría de las ALU pueden realizar las siguientes operaciones:
* Operaciones aritméticas de números enteros (adición, sustracción, y a veces multiplicación y división, aunque ésto es más complejo)
* Operaciones lógicas de bits (AND, NOT, OR, XOR, XNOR)
* Operaciones de desplazamiento de bits (Desplazan orotan 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.
Operaciones complejas
Un ingeniero puede diseñar una ALU para calcular cualquier operación, sin importar lo compleja que sea; el problema es que cuanto más compleja sea la operación, tanto más costosaserá la ALU, más espacio usará en el procesador, y más energía disipará, etc.
Por lo tanto, los ingenieros 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. Las opciones superiores van de la más rápida y más costosa a lamás lenta y económica. Por lo tanto, mientras que incluso la computadora más simple puede calcular la fórmula más complicada, las computadoras más simples generalmente tomarán un tiempo largo porque varios de los pasos para calcular la fórmula implicarán las opciones #3, #4 y #5 de arriba.
Los procesadores complejos como el Pentium IV y el AMD Athlon 64 implementan la opción #1 para las operacionesmás complejas y la más lenta #2 para las operaciones extremadamente complejas. Eso es posible por la capacidad de construir ALU muy complejas en estos procesadores.
Circuitos Aritméticos
Los circuitos integrados más representativos para la realización de operaciones aritméticas básicas tales como la suma y la comparación. Adicionalmente, se analiza una ALU en circuito integrado con la cual sepueden llevar a cabo una variedad de operaciones de lógica y aritmética.
La forma mas simple de realizar una operación aritmética electrónicamente, es usando un circuito llamado semi-sumado (Haft Adder). Este dispositivo permite que sean aplicados 2 bits de entradas (A,B) para producir dos salidas: uno correspondiente a resultado de la suma (S) y la otra correspondiente a acarreo (C) según semuestra en la tabla Nº1.
A | B | S | C |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 |
Tabla de Verdad el circuito semi-sumador
Como se puede notar, la salido S es el resultado de una EX-OR entre A y B como entradas: por otro lado C es el resultado de una AND entre las mismas entradas. En la figura Nº1 se muestra el circuito de semi-sumador. Este semi-sumador presentala limitación de que no posee uno entrada para el acarreo de la etapa previa, en caso de que desee sumar mas de 2 bits. Se debe recurrir entonces a sumador total b sumador completo (Full Adder). Este tipo de circuito acepta 3 bits de entrada por separado, llamados sumando, consumando y acarreo de entrada A, B y Cin respectivamente, mientras que las salidas son S y Cout.
El semisumador
La...
Es un circuito que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), 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 semantiene comprobando si debe activar el pitido del temporizador, etc. 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) pueden tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiplesunidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Operaciones simples
La mayoría de las ALU pueden realizar las siguientes operaciones:
* Operaciones aritméticas de números enteros (adición, sustracción, y a veces multiplicación y división, aunque ésto es más complejo)
* Operaciones lógicas de bits (AND, NOT, OR, XOR, XNOR)
* Operaciones de desplazamiento de bits (Desplazan orotan 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.
Operaciones complejas
Un ingeniero puede diseñar una ALU para calcular cualquier operación, sin importar lo compleja que sea; el problema es que cuanto más compleja sea la operación, tanto más costosaserá la ALU, más espacio usará en el procesador, y más energía disipará, etc.
Por lo tanto, los ingenieros 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. Las opciones superiores van de la más rápida y más costosa a lamás lenta y económica. Por lo tanto, mientras que incluso la computadora más simple puede calcular la fórmula más complicada, las computadoras más simples generalmente tomarán un tiempo largo porque varios de los pasos para calcular la fórmula implicarán las opciones #3, #4 y #5 de arriba.
Los procesadores complejos como el Pentium IV y el AMD Athlon 64 implementan la opción #1 para las operacionesmás complejas y la más lenta #2 para las operaciones extremadamente complejas. Eso es posible por la capacidad de construir ALU muy complejas en estos procesadores.
Circuitos Aritméticos
Los circuitos integrados más representativos para la realización de operaciones aritméticas básicas tales como la suma y la comparación. Adicionalmente, se analiza una ALU en circuito integrado con la cual sepueden llevar a cabo una variedad de operaciones de lógica y aritmética.
La forma mas simple de realizar una operación aritmética electrónicamente, es usando un circuito llamado semi-sumado (Haft Adder). Este dispositivo permite que sean aplicados 2 bits de entradas (A,B) para producir dos salidas: uno correspondiente a resultado de la suma (S) y la otra correspondiente a acarreo (C) según semuestra en la tabla Nº1.
A | B | S | C |
0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 1 |
Tabla de Verdad el circuito semi-sumador
Como se puede notar, la salido S es el resultado de una EX-OR entre A y B como entradas: por otro lado C es el resultado de una AND entre las mismas entradas. En la figura Nº1 se muestra el circuito de semi-sumador. Este semi-sumador presentala limitación de que no posee uno entrada para el acarreo de la etapa previa, en caso de que desee sumar mas de 2 bits. Se debe recurrir entonces a sumador total b sumador completo (Full Adder). Este tipo de circuito acepta 3 bits de entrada por separado, llamados sumando, consumando y acarreo de entrada A, B y Cin respectivamente, mientras que las salidas son S y Cout.
El semisumador
La...
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