UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA (ALU)

SENA

JUAN PASTOR RODRIGUEZ

MECATRONICA

FICHA 520858

FECHA 09/06/2014

UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA (ALU)

Una unidad aritmética lógica puede realizar un conjunto de operaciones aritméticas básicas y un conjunto de operaciones lógicas, a través de líneas de selección. En inglés ALU significa Arithmetic Logic Unit (Unidad Aritmética Lógica). La figura 3.12.1. muestra el diagrama de bloques de una ALU.

Figura 3.12.1. Diagrama de bloques de una ALU

Las cuatro entradas de A se combinan con las de B generando una operación de salida de cuatro bits en F. La entrada de selección de modo S2 distingue entre las operaciones aritméticas y lógicas. Las entradas de selección S0 y S1 determinan la operación aritmética o lógica. Con las entradas S0 y S1 se pueden elegir cuatro operaciones aritméticas (con S2 en un estado) y cuatro logicas (con S2 en otro estado). Los acarreos de entrada y salida tienen sentido únicamente en las operaciones aritméticas. El diseño de una ALU implica el diseño de la sección aritmética, la sección lógica y la modificación de la sección aritmética para realizar las operaciones aritméticas y lógicas.

Sección Lógica

Los datos de entrada en una operación lógica son manipulados en forma separada y los bits son tratados como variables binarias. En la tabla 3.12.1. se listan cuatro operaciones lógicas OR, OR - Exclusiva, AND y NOT. En el circuito, las dos líneas de selección (S1, S0) permiten seleccionar una de las compuertas de entrada, correspondientes a la función Fi .

S1 S0 Salida Función Fi

0 0 F=Ai+Bi OR

0 1 F=AiBi XOR

1 0 F=Ai•Bi AND

1 1 F=A'i NOT

Tabla 3.12.1. Tabla de Función Lógica.

El circuito lógico de la figura 3.12.2 es una etapa de un circuito lógico de n bits.

Figura 3.12.2. Diagrama lógico de un circuito lógico de una ALU

Sección Aritmética

El componente básico de la sección aritmética es un sumador en paralelo (ver lección 3.10.1). Las operaciones aritméticas configuradas en el circuito aritmético se presentan en la tabla 3.12.2. En una ALU, la suma aritmética se puede implementar con un número binario en A, otro número en la entrada B y el acarreo de entrada Cin en un valor lógico 0. El resto de las funciones se enuncian en la columna descripción.

Selección de Función Salida N Función Descripción

S1 S0 Cin N F

0 0 0 0 A Transferir A

0 0 1 0 A+1 Incrementar A

0 1 0 B A+B Suma ó agregar B a A

0 1 1 B A+B+1 Suma con accarreo ó agregar B a A más 1

1 0 0 B’ A+B’ Agregar el complemento de 1 de B a A

1 0 1 B’ A+B’+1 Agregar el complemento de 2 de B a A

1 1 0 Todos unos A-1 Decrementar A

1 1 1 Todos unos A Trasferir A

Tabla 3.12.2. Tabla de la Función F en un Circuito Aritmético

La implementación de las funciones anteriores por medio de un circuito lógico sencillo se describe a continuación. El circuito se diseña bajo el precepto de intervenir cada entrada Bi para obtener las siguientes funciones:

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