Arquitectura Del Alu
La Unidad Aritmético Lógica (UAL), o Arithmetic Logic Unit (ALU), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como adición, substracción, etc.) y operaciones lógicas (como OR, NOT, XOR, etc.), entre dos números.
Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el pitido del temporizador, etc…
Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos como el Pentium. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y poderoso. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) pueden tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Muchos otros circuitos pueden contener en el interior ALU: GPU como los que están en las tarjetas gráficas N Vidia? y ATI, FPU como el viejo coprocesador numérico 80387, y procesadores digitales de señales como los que se encuentran en tarjetas de sonido Sound Blaster, lectoras de CD y las TV de alta definición. Todos éstos tienen adentro varias ALU poderosas y complejas.
John Presper Eckert y John William Mauchly idearon el concepto de la ALU en 1945 que fue injustamente acreditado al matemático John von Neumann al publicarse el informe en el que von Neumann recopilaba los trabajos para un nuevo computador llamado EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) (Computador Automático Variable Discreto Electrónico). Más adelante, en 1946, trabajó con sus colegas diseñando un computador para el Princeton Institute of Advanced Studies (IAS) (Instituto de Princeton de Estudios Avanzados). El IAS computer se convirtió en el prototipo para muchos computadores posteriores. En la propuesta, von Neumann describió lo que el equipo creyó sería necesario en su máquina, incluyendo una ALU.
jueves, 28 de enero de 2010
4.2 Registros Alu
Registros Alu
Su misión es realizar las operaciones con los datos que recibe, siguiendo las indicaciones dadas por la unidad de control.
El nombre de unidad aritmética y lógica se debe a que puede realizar operaciones tanto aritméticas como lógicas con los datos transferidos por la unidad de control.
La unidad de control maneja las instrucciones y la aritmética y lógica procesa los datos.
Para que la unidad de control sepa si la información que recibe es una instrucción o dato, es obligatorio que la primera palabra que reciba sea una instrucción, indicando la naturaleza del resto de la información a tratar.
Para que la unidad aritmética y lógica sea capaz de realizar una operación aritmética, se le deben proporcionar, de alguna manera, los siguientes datos:
1. El código que indique la operación a efectuar.
2. La dirección de la celda donde está almacenado el primer sumando.
3. La dirección del segundo sumando implicado en la operación.
4. La dirección de la celda de memoria donde se almacenará el resultado.
os Registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de control y la unidad aritmética y lógica. Permiten almacenar información, temporalmente, para facilitar la manipulación de los datos por parte de la CPU.
Realizando una similitud con el resto del sistema informático, los registros son a la CPU como la memoria principal es a la computadora.
Los registros se dividen en tres grupos principales:
• Registros de Propósito General.
• Registros de Segmento de Memoria.
• Registros de Instrucciones.
Su misión es realizar las operaciones con los datos que recibe, siguiendo las indicaciones dadas por la unidad de control.
El nombre de unidad aritmética y lógica se debe a que puede realizar operaciones tanto aritméticas como lógicas con los datos transferidos por la unidad de control.
La unidad de control maneja las instrucciones y la aritmética y lógica procesa los datos.
Para que la unidad de control sepa si la información que recibe es una instrucción o dato, es obligatorio que la primera palabra que reciba sea una instrucción, indicando la naturaleza del resto de la información a tratar.
Para que la unidad aritmética y lógica sea capaz de realizar una operación aritmética, se le deben proporcionar, de alguna manera, los siguientes datos:
1. El código que indique la operación a efectuar.
2. La dirección de la celda donde está almacenado el primer sumando.
3. La dirección del segundo sumando implicado en la operación.
4. La dirección de la celda de memoria donde se almacenará el resultado.
os Registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de control y la unidad aritmética y lógica. Permiten almacenar información, temporalmente, para facilitar la manipulación de los datos por parte de la CPU.
Realizando una similitud con el resto del sistema informático, los registros son a la CPU como la memoria principal es a la computadora.
Los registros se dividen en tres grupos principales:
• Registros de Propósito General.
• Registros de Segmento de Memoria.
• Registros de Instrucciones.
4.3 Representacion Interna Alu
Representacion Interna Alu
En computacion, la unidad de aritmetica logica (ALU) es un circuito digital que controla las operaciones aritmeticas y logicas. la ALU es un bloke fundamental de la unidad central de procesamiento de una computadora,y aun el mas simple microprocesador contiene uno, los procesadores que se encuentra dentro de CPUs y GPUs tienen dentro muy poderosos y complejos ALUs; un solo procesador podria tener varios ALUs.
El matematico john von neumann propuso el concepto ALU en 1945, cuando escribio el reporte para una nueva computadora llamada EDVAC.
un tipico symbolo de ALU: A & B son los datos de entrada (registros); R es el dispositivo de salida; F son las instrucciones de la unidad de control; D es un status de salida.
Almacenamiento primario (memoria principal)
La seccion de almacenamiento primario (tambien llamado almacenamiento interno, almacenamiento principal, memoria principal) sirve para cuatro propositos
. Mantiene la transferencia de datos de un dispositivo I/O hacia el area de almacenamiento, donde permanecen hasta que la computadora esta lista para procesarlos. Esto esta indicado por las flechas solidas de la figura.
En computacion, la unidad de aritmetica logica (ALU) es un circuito digital que controla las operaciones aritmeticas y logicas. la ALU es un bloke fundamental de la unidad central de procesamiento de una computadora,y aun el mas simple microprocesador contiene uno, los procesadores que se encuentra dentro de CPUs y GPUs tienen dentro muy poderosos y complejos ALUs; un solo procesador podria tener varios ALUs.
El matematico john von neumann propuso el concepto ALU en 1945, cuando escribio el reporte para una nueva computadora llamada EDVAC.
un tipico symbolo de ALU: A & B son los datos de entrada (registros); R es el dispositivo de salida; F son las instrucciones de la unidad de control; D es un status de salida.
Almacenamiento primario (memoria principal)
La seccion de almacenamiento primario (tambien llamado almacenamiento interno, almacenamiento principal, memoria principal) sirve para cuatro propositos
. Mantiene la transferencia de datos de un dispositivo I/O hacia el area de almacenamiento, donde permanecen hasta que la computadora esta lista para procesarlos. Esto esta indicado por las flechas solidas de la figura.
4.4 Suma Y Registro Alu
Suma Y Registro Alu
La suma y la resta son operaciones de dos palabras de 1 bit de las que se obtiene una suma y un carry. Existen distintas formas de implementar la suma y la resta. En este apartado veremos distintos circuitos combinacionales basados en distintas funciones lógicas.
SUMA
Si sumamos números decimales es común la expresión “cinco mas siete es igual a doce, entonces son dos y llevo uno”. Este “llevo uno” se conoce como el acarreo. De la misma manera se realiza una suma binaria de varios bits. Unicamente necesitamos recordar las sencillas reglas de la suma binaria de un bit.
1+1 = 0 y llevo 1
1+0 = 1
0+1 = 1
0+0 = 0
1+1+1 = 1 y llevo 1
Con estas reglas tenemos por ejemplo.
Acarreo → 1 11
10010111 + 01010110 = 11101101
RESTA
La resta se lleva de manera similar en números decimales y binarios. Si en la suma existe el acarreo, en la resta existe el “préstamo”, igual que en decimales.
1. = 0
1. = 1
0. = 0
.0–1 = 1 prestando un uno al bit siguiente.
Con estas reglas tenemos por ejemplo.
11001001- 00110101 = 10010100
La suma y la resta son operaciones de dos palabras de 1 bit de las que se obtiene una suma y un carry. Existen distintas formas de implementar la suma y la resta. En este apartado veremos distintos circuitos combinacionales basados en distintas funciones lógicas.
SUMA
Si sumamos números decimales es común la expresión “cinco mas siete es igual a doce, entonces son dos y llevo uno”. Este “llevo uno” se conoce como el acarreo. De la misma manera se realiza una suma binaria de varios bits. Unicamente necesitamos recordar las sencillas reglas de la suma binaria de un bit.
1+1 = 0 y llevo 1
1+0 = 1
0+1 = 1
0+0 = 0
1+1+1 = 1 y llevo 1
Con estas reglas tenemos por ejemplo.
Acarreo → 1 11
10010111 + 01010110 = 11101101
RESTA
La resta se lleva de manera similar en números decimales y binarios. Si en la suma existe el acarreo, en la resta existe el “préstamo”, igual que en decimales.
1. = 0
1. = 1
0. = 0
.0–1 = 1 prestando un uno al bit siguiente.
Con estas reglas tenemos por ejemplo.
11001001- 00110101 = 10010100
4.5 Multiplicacion Y Division Alu
Multiplicacion Y Division Alu
La multiplicación.
La multiplicación se puede calcular fácilmente mediante un algoritmo de sumas y desplazamientos. Si el multiplicando es de n bits y el multiplicador de m, entonces el producto es de n + m bits. La multiplicación en binario es muy sencilla ya que se trata de multiplicar por “1” ó por “0”. Veamos un ejemplo en sistema decimal y otro en sistema binario:
Ejemplo en sistema decimal:
Multiplicando 5 3 2
Multiplicador 4 3 1
________
2 5 3 2
1 5 9 6
2 1 2 8
Producto 2 2 9 2 9 2
Ejemplo en sistema binario:
Multiplicando 1 0 1 1
Multiplicador 1 1 0 1
___________
1 1 0 1 1
1 0 0 0 0
1 1 0 1 1
1 0 1 1
Producto 1 0 0 0 1 1 1 1
La división.
Podemos expresar la división como: Dividendo = Cociente x Divisor + Resto. El resto es más pequeño que el divisor y hay que reservar el doble de espacio de éste para el dividendo. Supondremos números positivos. Veamos un ejemplo:
Ejemplo 1:
Dividendo ! 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 ! Divisor
1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 ! Cociente
1 0 1 1
0 0 1 1 1 0
1 0 1 1
0 0 1 1 1
1 0 1 1
0 1 0 0 ! Resto
La multiplicación.
La multiplicación se puede calcular fácilmente mediante un algoritmo de sumas y desplazamientos. Si el multiplicando es de n bits y el multiplicador de m, entonces el producto es de n + m bits. La multiplicación en binario es muy sencilla ya que se trata de multiplicar por “1” ó por “0”. Veamos un ejemplo en sistema decimal y otro en sistema binario:
Ejemplo en sistema decimal:
Multiplicando 5 3 2
Multiplicador 4 3 1
________
2 5 3 2
1 5 9 6
2 1 2 8
Producto 2 2 9 2 9 2
Ejemplo en sistema binario:
Multiplicando 1 0 1 1
Multiplicador 1 1 0 1
___________
1 1 0 1 1
1 0 0 0 0
1 1 0 1 1
1 0 1 1
Producto 1 0 0 0 1 1 1 1
La división.
Podemos expresar la división como: Dividendo = Cociente x Divisor + Resto. El resto es más pequeño que el divisor y hay que reservar el doble de espacio de éste para el dividendo. Supondremos números positivos. Veamos un ejemplo:
Ejemplo 1:
Dividendo ! 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 ! Divisor
1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 ! Cociente
1 0 1 1
0 0 1 1 1 0
1 0 1 1
0 0 1 1 1
1 0 1 1
0 1 0 0 ! Resto
4.6 Operaciones Logicas Alu
Operaciones Logicas Alu
Operaciones Lógicas de Comparación. • La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (•), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta AND
Entrada A Entrada B Salida AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Su definición se puede dar, como una compuerta que entrega un 1 lógico sólo si todas las entradas están a nivel alto 1. • La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operación de suma lógica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta OR
Entrada A Entrada B Salida A + B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
Podemos definir la puerta O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está a 1.
• La puerta lógica O-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A’B+AB’. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:
Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta XOR Entrada A Entrada B Salida A B
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a (b c) o bien (a b) c. Su tabla de verdad sería: XOR de tres entradas Entrada A Entrada B Entrada C Salida A B C 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1
Operaciones Lógicas de Comparación. • La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (•), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta AND
Entrada A Entrada B Salida AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Su definición se puede dar, como una compuerta que entrega un 1 lógico sólo si todas las entradas están a nivel alto 1. • La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operación de suma lógica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta OR
Entrada A Entrada B Salida A + B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
Podemos definir la puerta O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está a 1.
• La puerta lógica O-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A’B+AB’. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:
Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad puerta XOR Entrada A Entrada B Salida A B
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a (b c) o bien (a b) c. Su tabla de verdad sería: XOR de tres entradas Entrada A Entrada B Entrada C Salida A B C 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1
5.1 Memoria Principal
Memoria Principal
LA MEMORIA PRINCIPAL
La memoria principal o RAM, abreviatura del inglés Randon Access Memory, es el dispositivo donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por su función, es una amiga inseparable del microprocesador, con el cual se comunica a través de los buses de datos.
Por ejemplo, cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y recién y recién después lo empieza a ejecutar. lo mismo ocurre cuando necesita procesar una serie de datos; antes de poder procesarlos los tiene que llevar a la memoria principal.
Esta clase de memoria es volátil, es decir que, cuando se corta la energía eléctrica, se borra toda la información que estuviera almacenada en ella.
Por su función, la cantidad de memoria RAM de que disponga una computadora es una factor muy importante; hay programas y juegos que requieren una gran cantidad de memoria para poder usarlos. otros andarán más rápido si el sistema cuenta con más memoria RAM.
Memoria de acceso arbitraria:
<<<<<<< La memoria de acceso arbitraria (por lo general (conocido) por su sigla, RAM) es un tipo de almacenaje de datos de ordenador. Esto hoy toma la forma de los circuitos integrados que permiten a los datos almacenados para ser tenidos acceso en cualquier orden(pedido), p. ej. al azar. La palabra arbitraria así se refiere al hecho que cualquier pedazo de datos puede ser devuelto en un tiempo constante, independientemente de su posición(ubicación) física y si realmente es relacionado con el pedazo anterior de datos. Esto contrasta con mecanismos de almacenaje como cintas, discos magnéticos y discos ópticos, que confían por el movimiento físico del medio de grabación o una cabeza de lectura. En estos dispositivos, el movimiento toma más largo que la transferencia de datos, y el tiempo de recuperación varía dependiendo(según) la posición(ubicación) física del siguiente artículo. La RAM de palabra sobre todo es asociada con los tipos volátiles de memoria, donde la información es perdida cuando el poder es apagado. Sin embargo, muchos otros tipos de memoria son la RAM también (p. ej. la Memoria de Acceso Arbitraria), incluyendo la mayor parte de tipos de memoria sólo de lectura y una especie de memoria de destello el NI-DESTELLO
LA MEMORIA PRINCIPAL
La memoria principal o RAM, abreviatura del inglés Randon Access Memory, es el dispositivo donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por su función, es una amiga inseparable del microprocesador, con el cual se comunica a través de los buses de datos.
Por ejemplo, cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y recién y recién después lo empieza a ejecutar. lo mismo ocurre cuando necesita procesar una serie de datos; antes de poder procesarlos los tiene que llevar a la memoria principal.
Esta clase de memoria es volátil, es decir que, cuando se corta la energía eléctrica, se borra toda la información que estuviera almacenada en ella.
Por su función, la cantidad de memoria RAM de que disponga una computadora es una factor muy importante; hay programas y juegos que requieren una gran cantidad de memoria para poder usarlos. otros andarán más rápido si el sistema cuenta con más memoria RAM.
Memoria de acceso arbitraria:
<<<<<<< La memoria de acceso arbitraria (por lo general (conocido) por su sigla, RAM) es un tipo de almacenaje de datos de ordenador. Esto hoy toma la forma de los circuitos integrados que permiten a los datos almacenados para ser tenidos acceso en cualquier orden(pedido), p. ej. al azar. La palabra arbitraria así se refiere al hecho que cualquier pedazo de datos puede ser devuelto en un tiempo constante, independientemente de su posición(ubicación) física y si realmente es relacionado con el pedazo anterior de datos. Esto contrasta con mecanismos de almacenaje como cintas, discos magnéticos y discos ópticos, que confían por el movimiento físico del medio de grabación o una cabeza de lectura. En estos dispositivos, el movimiento toma más largo que la transferencia de datos, y el tiempo de recuperación varía dependiendo(según) la posición(ubicación) física del siguiente artículo. La RAM de palabra sobre todo es asociada con los tipos volátiles de memoria, donde la información es perdida cuando el poder es apagado. Sin embargo, muchos otros tipos de memoria son la RAM también (p. ej. la Memoria de Acceso Arbitraria), incluyendo la mayor parte de tipos de memoria sólo de lectura y una especie de memoria de destello el NI-DESTELLO
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