Definición, funcionamiento y componentes de la ALU

1. Republica bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
I.U.P. Santiago Mariño
Cabimas – Zulia
Asignatura: Organización del Computador (SAIA)
Realizado por:
Simón Grimán
C.I. 26.716.044
Unidad Aritmético Lógica (ALU)

2. Definimos genéricamente a la unidad ALU (por sus siglas en inglés
Arithmetic Logic Unit) como una de las unidades que forman parte de la
Unidad Central de Procesos (es decir, del Procesador, Microprocesador o
CPU - Central Processor Unit, por sus siglas en inglés) mediante la cual es
posible realizar una gran cantidad de operaciones aritméticas básicas
(Suma, Resta, División y Multiplicación) además de realizar algunas
operaciones Lógicas (Yes, Or, Not, And - Es decir, si; y, o, no) entre dos
números o dos conjuntos de números
DEFINICIÓN

3. DEFINICIÓN
El matemático John von Neumann propuso el concepto de la ALU en 1945:
Von Neumann explicó que una ALU es un requisito fundamental para una
computadora porque necesita efectuar operaciones matemáticas básicas:
adición, sustracción, multiplicación, y división. Por lo tanto, creyó que era
"razonable que una computadora debería contener los órganos especializados
para estas operaciones".

4. DEFINICIÓN PROPIA
La ALU forma parte de la circuitería del CPU, este se encarga de realizar
operaciones aritméticas como lo son: suma, resta, multiplicación y división;
también se encarga de realizar operaciones lógicas como: y, o, si y no
Un típico símbolo esquemático para una ALU: A y B son operandos; R es la
salida; F es la entrada de la unidad de control; D es un estado de la salida.

5. FUNCIONAMIENTO DE LA ALU
Una secuencia típica de operaciones puede ocurrir así:
1. La unidad de control recibe una instrucción (de la unidad de memoria)
especificando que un número almacenado en una localidad de memoria
particular (dirección) se sumara al número que esta almacenando en ese
momento el registro acumulador.
2. El número que se sumara se transfiere de la memoria al registro B.
3. El número en el registro B y el número en el registro de acumulador se
suman en los circuitos lógicos (mediante un comando desde la unidad de
control). Luego la suma resultante se enuncia al acumulador para su
almacenamiento.
4. El nuevo número en el acumulador puede permanecer allí, de manera
que se le pueda sumar otro número, o, si el proceso aritmético particular
ha terminado, se puede transferir a la memoria para ser almacenado.

6. FUNCIONAMIENTO DE LA ALU

8. En la imagen se detalla una ALU de 2 bits con dos entradas (operandos) llamadas A y
B: A[0] y B[0] corresponden al bit menos significativo y A[1] y B[1] corresponden al bit
mas significativo
Cada bit de la ALU se procesa de manera idéntica, con la excepción del
direccionamiento del bit del acarreo. El manejo de este bit es explicado más adelante.
Las entradas A y B van hacia las cuatro puertas de la derecha, de arriba a abajo, XOR,
AND, OR. Las tres primeras puertas realizan las operaciones XOR, AND, y OR sobre
los datos A y B. La última puerta XOR es la puerta inicial de un sumador completo.
El paso final de las operaciones sobre cada bit es la multiplicación de los datos. La
entrada OP de 3 bits, OP[0], OP[1] y OP[2] (desde la unidad de control) determina cual
de las funciones se van a realizar:
OP = 000 → XOR
OP = 001 → AND
OP = 010 → OR
OP = 011 → Adición
Claramente se ve que las otras cuatro entradas del multiplexor están libres para otras
operaciones (sustracción, multiplicación, división, NOT A, NOT B, etc). Aunque OP[2]
actualmente no es usada en este montaje (a pesar de estar incluida y conectada), ésta
sería usada en el momento de realizar otras operaciones además de las 4 operaciones
listadas arriba.
Los datos de acarreo de entrada y acarreo de salida, llamados flags (banderas), son
típicamente conectados a algún tipo de registro de estado.
FUNCIONAMIENTO DE LA ALU

9. COMPONENTES INTERNOS DE LA ALU
La ALU es uno de los componentes internos principales del procesador
Procesador y sus partes