Unidad Aritmética Lógica (ALU)

           Unidad Aritmética Lógica (ALU)

La ALU (unidad aritmética lógica) es un circuito electrónico cuya función es llevar a cabo todos los procesos relacionados con los procedimientos de lógica y cálculo numérico. Figura como un componente indispensable de la unidad central de procesamiento (CPU) de las computadoras.

Las CPU recientes incluyen ALU muy potentes y complejas. En algunas estructuras de CPU, la ALU se divide en una unidad aritmética y una unidad lógica. Además de la ALU, las CPU actuales incluyen una unidad de control.

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La mayoría de las operaciones de una CPU son realizadas por una o más ALU, cuando se cargan los datos desde los registros de entrada. Un registro es un pequeño espacio libre para almacenar como parte de una CPU.

La unidad de control le indica a la ALU qué procedimiento debe ejecutar con esa información, y guarda el resultado en un registro de salida. La unidad de control realiza la transferencia de la información entre los registros, la ALU y la memoria.

Operaciones realizadas por la ALU

La ALU se dedica primordialmente a realizar operaciones lógicas y matemáticas, incluyendo las operaciones de desplazamiento de bits. Estos son procesos fundamentales que se deben ejecutar en casi todos los datos que procesa la CPU.

La unidad aritmética lógica es ese componente de la CPU que ejecuta todos los cálculos que la CPU pueda necesitar. Es la parte “calculadora” de la computadora, ya que realiza las operaciones aritméticas y lógicas básicas.

Gran parte de los procedimientos son de índole lógico. Acorde al diseño que tenga la ALU, se le podrá dar a la CPU mayor potencia. Sin embargo, hará también que gaste más energía y produzca más calor.

Las diferentes operaciones que lleva a cabo la ALU se pueden clasificar de la siguiente manera:

Operaciones lógicas

Aquí se encuentran las diferentes operaciones lógicas, tales como AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, etc.

Operaciones aritméticas

Se refiere a la suma y resta de bits. Aunque a veces se usa la multiplicación y la división, estas operaciones son más costosas de realizar.

Se pueden usar también sumas repetitivas para sustituir la multiplicación y restas repetitivas para sustituir la división.

Operaciones de desplazamiento de bits

Se refiere al desplazamiento de las posiciones de los bits en un cierto número de lugares hacia la derecha o hacia la izquierda, lo que se considera como una operación de multiplicación.

Unidad aritmética y lógica

En la unidad aritmética, la multiplicación y la división se realizan mediante una serie de operaciones de suma o resta y con el desplazamiento de los bits. Hay varias formas de representar los números negativos.

En la unidad lógica se puede llevar a cabo cualquiera de las 16 operaciones lógicas posibles. Por ejemplo, contrastar dos operandos o reconocer en qué lugares no coinciden los bits.

Arquitectura de la ALU

La ALU puede acceder directamente tanto de entrada como salida a la unidad de control del procesador, a la memoria principal y a los dispositivos de entrada y salida.

Los datos de entrada y de salida son transmitidos a través de una ruta electrónica llamada bus. La entrada corresponde a una instrucción, la cual incluye uno o más operandos, un código de operación y, en algunos casos, un código de formato.

El código de operación le muestra a la ALU cuál es la acción que esta debe ejecutar, además de los operandos involucrados en dicha operación. Por ejemplo, podría indicar que se resten o se comparen los dos operandos.

La salida consta de un resultado que se colocará en un registro de almacenamiento y de una configuración que indicará si la operación se realizó con éxito. Si no es así, se almacenará algún tipo de estado en el estado de la máquina.

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