Diseño y análisis de una alu
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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