Practica ADC

1. OBJETIVOS

1. Objetivo General

• Diseñar, construir y entender el funcionamiento de una Unidad Aritmética Lógica.  

1. METODO

• Comprender el funcionamiento del ALU.
• Diseñar un esquema de una Unidad Aritmética Lógica Básica de 8 Bits.

1. EQUIPO Y MATERIALES

• SIMULADO

1. FUNDAMENTO TEORICO

La ALU (Arithmetic Logic Unit) o Unidad Aritmética Lógica es un circuito digital que permite realizar operaciones aritméticas como adición o sustracción y lógicas como AND, NOT, etc. entre dos números. [1]

Una ALU puede encontrarse en todo tipo de circuitos y dispositivos electrónicos. Por ejemplo, en un reloj de pulsera digital que permite la adición de un segundo en forma constante o también en un complejo circuito de microprocesador moderno. Otros ejemplos se encuentran en tarjetas gráficas, de sonido o video, equipos de TV de alta definición, y lectoras de CD. [1]

Típicamente, un ALU está compuesta por un circuito operacional, un registro de entradas, un registro acumulador y un registro de estados. Estas entidades permiten el correcto funcionamiento de la ALU y, por ejemplo, son responsables de la resolución de operaciones aritméticas de números enteros, operaciones lógicas de bits, operaciones de desplazamiento de bits y otras más complejas. Entre estas últimas pueden contarse, por caso, calcular la raíz cuadrada, emular a un coprocesador y múltiples otras.[1]

La ALU posee un conjunto de líneas de selección:

• Modo: Operaciones aritméticas o lógicas.
• Selección: Función que se desea realizar.
• n variables de selección pueden especificar hasta 2n operaciones diferentes.    

• En su mayoría se utiliza el Multiplexor (mux) el cual tiene 2n entradas, n bits de selección y una salida. [2]

[pic 2]

Figura 1 Multiplexor 2 a 1

Para el diseño de un ALU el procedimiento se divide en tres etapas.

• Diseño de la sección Aritmética

• El componente básico de esta sección es el sumador completo (Full Adder), controlando la entrada de datos al sumador completo, es posible obtener diferentes tipos de operaciones aritméticas.

• Diseño de la Sección lógica
• Modificación de la sección aritmética de manera que pueda realizarse ambas operaciones aritméticas y lógicas. [2]

¿Una vez realizado un ALU de 1 bit como puedo generar un ALU de n bits?

Para generar una Unidad Aritmética Lógica de n bits lo que se realiza en colocar n ALUs de 1 bit, el Carry_Out de la ALUn se conecta a Carry_In de la ALUn+1, como se observa en la siguiente figura. [3]

[pic 3]

Figura 2 ALU 32 bits [3]

1. PROCEDIMIENTO

1. Diseñar un ALU de un bit que realice las operaciones lógicas AND, OR, XOR y NOT y las operaciones aritméticas adición y sustracción, las entradas son A, B, Carry_In y los bits de selección, como salida del ALU se tiene Carry_Out y Respuesta, coloque los diagramas y lógica utilizada para el diseño del ALU y elabore en LabVIEW un programa con la lógica diseñada de un ALU de 1 bit, los bits de entrada A y B se deben se conectaran externamente a los canales digitales de la myRIO/ELVISIII y la visualización de la respuesta y el Carry_Out se podrán observar con una interfaz gráfica en LabVIEW y de manera externa mediante LEDs.  

1. DISEÑOS

1. RETO

Realice una ALU de 8 bits que realice las operaciones lógicas SUMA, RESTA, AND, OR, XOR y NOT, las operaciones Aritméticas adición y sustracción y el desplazamiento del registro A, las entradas son A, B, Carry_In y los bits de selección y como salida se tiene Carry_Out y la Respuesta, presentar un bus de datos un bus de visualización y un bus de control

...