ALU (Arithmetic Logic Unit)

Memoria principal. Unidad operativa lógico-aritmética. Sumador de bits

  • Enviado por: Alfonso Fernandez
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 5 páginas
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Proceso de trabajo:

  • Ensayar con casos prácticos las funciones de la tabla comentando alguna.

  • Hacer un diseño de un sumador de 8 bits.

{ALU}

ESQUEMA

UNIDAD LOGICO - ARITMETICA

Esta formada por los circuitos electrónicos digitales dedicados a la realización de las operaciones aritméticas y lógicas bajo la supervisión de la Unidad de Control.

MEMORIA PRINCIPAL.

En este bloque se almacena toda la información que procesa directamente la CPU, tanto los programas como los datos.

Los tres elementos que componen la CPU se relacionan entre si y con los elementos exteriores mediante conjuntos de líneas que transportan información binaria (bits). Los grupos de líneas que transportan el mismo tipo de información se denominan colectores, (BUSES).

Los ordenadores de la cuarta generación o microcomputadores, utilizan en su construcción a un circuito integrado, llamado microprocesadores que contiene la unidad de control y la unidad operativa.

LA UNIDAD OPERATIVA O LOGICO-ARITMETICA

En esta sección de la CPU se realizan las operaciones aritméticas, lógicas, de desplazamiento, de rotación de incremento...

Uno de los operandos que intervienen en la operación a efectuar por la ALU, procede de un registro de 8bits, llamado Acumulador. El otro operando llega desde cualquier parte del sistema y se carga en un registro auxiliar. En los microprocesadores de 8bits, el resultado de la operación de la ALU se deposita en el Acumulador, que, por este motivo, se emplea doblemente. Un registro especial, denominado Registro de Estado, dispone de una serie de bits que actuan como se;alizadores de alguna caracteristica especiales que se haya producdo en la ultima operacin efectuaa por la ALU.

BLOQUE ARITMETICO-LOGICO

La ALU dispone de dos entradas de datos de 4bits, una procede, del bus interno de datos, mientras que la otra se recibe de una bascula - cerrojo de 4bits, 74175, formada internamente por 4flips-flop tipo D. A este cerrojo se le llama Registro A y la información que guarda y entrega a la ALU proviene, también, del bus de datos interno, de la CPU.

Los flip-flop D del 74175 se cargan mediante el flanco ascendente que reciben por su patilla de entrada de reloj (CK) y que procede de la línea EA controlada por el secuenciador.

Con objeto de, caso de ser necesario, enviar al bus de datos interno la información del Registro A, la salida del 74175, también llamado Entrada A, se envía a una entrada de la ALU y a un buffer triestado, modelo 74125, que traslada la información del registro A al bus interno de datos, cuando desde el Secuenciador se activa (por nivel bajo) la señal SA (salida A). Mientras el 74175 retire la información permanentemente, el 74125 solo transmite lo que recibe por su entrada, al activarse
SA.

De forma parecida la salida de la ALU se guarda en otra bascula-cerrojo (latch) 74175, que recibe el nombre de Registro B. Otro buffer triestado 74125 (salida B) se encarga de trasladar la información del registro B al bus interno de datos, cuando desde el Secuenciador se activa la señal SB.

Cuando la ALU efectúa una operación, genera un acarreo de salida(cn+4), que representa el señalizador de acarreo C y que consiste en un flip-flop que también se emplea para introducir su contenido a la entrada previa de acarreo (n), antes de realizarse una operación. El flip-flop de acarreo C, recibe dos señales desde el secuenciador, una sirve para ponerle a 1 (SEC) y la otra a 0 (CLC). La señal de reloj CK del B con el resultado de salida de la ALU.

Un conjunto de 3 puertas lógicas examinan la salida de la ALU y controla el flip-flop D, en el que se almacena el estado del señalizador de cero (Z), el cual se pone a 1 cuando el resultado de una operación ha sido cero. Ambos señalizadores, C y Z, están integrados en el mismo circuito integrado 7474.

Finalmente, la ALU necesita recibir 4 señales que seleccionan la operación, mas otra (M) que determina si es de tipo lógico o aritmético. Las señales que seleccionan la operación proceden del código OP de la instrucción que entra desde el bus externo de datos e instrucciones, el cual dispone dos circuitos integrados 74125 y 74126, que contienen 4 buffers de salida triestado y que actúan como entrada y salida de datos, respectivamente. La línea R/W del Secuenciador define si es entrada o salida de datos.

Cuando pote el 74125 se recibe un código OP, este se encarga en el circuito integrado 7475 (cuádruple cerrojo flip-flop D), que funciona como un registro de instrucciones, y luego se aplica a las líneas de selección de la ALU ( S0-S1-S2 y S3). Mediante un circuito decodificador, basándose en puertas lógicas, se comprueban las señales M4 M5 M& y M7 y se obtiene el valor de M que define en la ALU si se trata de una operación lógica o aritmética, anead interno total y lo proporciona a cualquier de los dos (ripple carry) entre dispositivo que utiliza la salida Cn+4 o acarreo adelantado entre paquetes que utiliza la señal P(carry propagate) y G (carry generate) P y G no quedan afectados por la señal de entrada de acarreo

TABLA DE LA VERDAD DEL 74181

S3 S2 S1 S0

BA=H,Logische

Betriebsart

BA=L,Aritmetische Betriebsart

Cu=H

Cu=L

L L L L

L L L H

L L H L

L L H H

L H L L

L H L H

L H H L

L H H H

H L L L

H L L H

H L H L

H L H H

H H L L

H H L H

H H H L

H H H H

F=A

F=A+B

F=A,B

F=L

F=A,B

F=B

F=(A,B)+(A,B)

F=A,B

F=A+B

F=(A,B)+(A,B)

F=B

F=A,B

F=H

F=A+B

F=A+B

F=A

F=A

F=A+B

F=A+B

F=H

F=A+(A,B)

F=(A+B)+(A,B)

F=A-B-1

F=(A,B)-1

F=A+(A,B)

F=A+B

F=(A+B)+(A,B)

F=(A,B)-1

F=A+A

F=(A+B)+A

F=(A+B)+A

F=A-1

F=A+1

F=(A+B)+1

F=(A+B)+1

F=L

F=A+(A,B)+1

F=(A+B)+(A,B)=1

F=A-B

F=A,B

F=A+(A,B)+1

F=A+B+1

F=(A+B)+(A,B)+1

F=A,B

F=A+A+1

F=(A+B)+A+1

F=(A+B)+A+1

F=A

AVERIAS

Las averias de este circuito , son faciles de detectar pero no de arreglar , ya que sn averias internas , de no cumplimentacion de las funciones , en el cuadro anterior , sobreo las funciones que has sido erroneas en mi ALU .

CONCLUSIONES

En el circuito de la ALU , hemos llegado a comprender , que no hacen falta tantas puertas , o circuitos logicos para realizar alguna funcion , este Chip , la Alu , es capaz de relizar cientos de funciones , (* hablo de las alus mas modernas ) , son capaces de procesar todos los datos que pide el ususario , a velocidades realmente impresionantes . En mi opinion es uan pieza fundamental para ordenadores , etc...

Nuestra ALU contiene , 4 bits por entrada , por opernado . Tambien posee una entrada de carry , para cuando , tenemos mas de una Alu en serie , Como es logico , contiene 4 bits de control , los cuales se encargan , de seleccionar la fucion a realizar en cada momento . Unas salidas complementarias se encargan de presentar , el carry si es que hay , mostrar , si la operación a realizar , va a producir un carry , modo de selecion , y alguna mas con funciones mas complejas .

EJERCICIO

CIRCUITO DE ALU

EJERCICIO DE 2 ALU EN SERIE CON PALABRAS DE 8BITS