Definición de ALU junto con la función y el circuito de ALU en CPU/Procesador
Definición de ALU junto con la función y el circuito de ALU en CPU/Procesador,- Siempre me gusta hablar de ordenadores. Este dispositivo nunca se agota para discutir. Sólo hay mejoras tecnológicas que lo hacen más interesante. Siempre se realizan diversos desarrollos y mejoras de rendimiento para obtener un dispositivo cada vez más eficaz y eficiente.
Uno de los dispositivos informáticos más vitales es la Unidad Aritmética y Lógica o más conocida como ALU. Aunque no mucha gente está familiarizada con la ALU, este componente de soporte del ordenador tiene una función muy importante.
Antes de entrar en la explicación detallada de la ALU, debemos recordar que todo ordenador tiene componentes de hardware y componentes de software. Uno de ellos es la CPU. La ALU es uno de los componentes dentro de la CPU junto con varios otros dispositivos como RAM, VGA, Disco Duro y otros. Por lo tanto, si la función ALU se interrumpe, el rendimiento del ordenador puede dejar de funcionar.
Definición de ALU
La Unidad Lógica Aritmética o ALU es una de las partes o componentes de un sistema informático que se encarga de realizar operaciones, especialmente las relacionadas con la aritmética y la lógica. Como uno de los microprocesadores de la CPU, la ALU ejecuta órdenes del procesador.
En cuanto a su función, hay dos partes que componen la ALU, a saber, la unidad aritmética y la unidad lógica booleana. Cada unidad tiene sus propias tareas y especialidades. La función aritmética propiamente dicha es una función que se ocupa de restar, sumar, etcétera. Por su parte, las funciones lógicas suelen utilizarse para AND, XOR, OR y otras operaciones lógicas.
Los cálculos que realiza la ALU utilizan códigos binarios que indican determinadas órdenes que deben ejecutarse (opcode), así como los datos que deben procesarse (operando). La ALU suele obtener los datos de los registros, para luego procesarlos y almacenarlos en su propio registro.
Básicamente, el circuito de la ALU sólo consta de compuertas AND, OR y sumador completo. Inicialmente, la ALU puede operar 4 métodos básicos de cálculo (consistentes en sustracción, suma, división y multiplicación). Sin embargo, en su desarrollo actual, la ALU ha aumentado junto con el desarrollo de las funciones que se producen hoy en día.
Funciones de la ALU
La ALU tiene dos funciones principales, a saber, funciones aritméticas y funciones lógicas. Por lo tanto, la ALU es útil para procesar datos en forma de números y lógica.
La tarea principal de la ALU es realizar comandos relacionados con cálculos aritméticos o matemáticos y tomar decisiones a partir de una operación según las instrucciones del programa denominadas operaciones lógicas.
La ALU también tiene como función principal tomar decisiones a partir de operaciones lógicas. Esta operación lógica incluye la comparación de dos elementos lógicos consistentes en:
igual a (=)
no igual a (<>)
menor que (<)
menor o igual que (<=)
mayor que (>)
mayor o igual que (>=)
Para realizar ciertas funciones, la ALU implica un circuito llamado Sumador. Los circuitos sumadores también suelen denominarse circuitos combinacionales aritméticos porque se utilizan para procesar operaciones o comandos aritméticos.
Los sumadores son de tres tipos, según los bits que sumen. El sumador medio, por ejemplo, se utiliza para la suma de dos bits; el sumador completo para tres bits; y el sumador paralelo para la suma de muchos bits. He aquí la explicación detallada:
1. Medio sumador
En el sumador medio se realiza la suma básica de números binarios de 2 bits. Un ejemplo de la operación es si A = 0 y B = 1 se suman, entonces el resultado es 0. En este caso, el sumador tiene 2 entradas. Las entradas son A y B y el resultado es S (Suma) y el Carry Out es CY. Las disposiciones básicas de este principio también se utilizan en otras operaciones aritméticas.
2. Sumador completo
El siguiente es el Sumador Completo que utiliza el principio de funcionamiento: la suma de dos números se convierte primero en números binarios. En el sumador completo, la suma se realiza en los bits distintos del más bajo. El sumador completo suma los dos bits de entrada más el valor de arrastre de la suma del bit anterior. Cada posición de bit se suma, por lo que la salida está formada por la Suma y el bit sobrante o Carry Out.
3. Sumador paralelo
El circuito sumador paralelo es un circuito sumador de dos números convertidos en forma de números binarios. El sumador paralelo consiste en un medio sumador (HA) en el LSB (Least Significant Bit) de cada entrada y varios sumadores completos en el siguiente pero. El principio de funcionamiento del sumador paralelo es que la suma se realiza empezando por el LSB.
Por regla general, si la suma procesada por la ALU da como resultado un número decimal de 2 o más, entonces los bits sobrantes se almacenarán en Cout, mientras que los bits inferiores saldrán en Σ. Este principio se lleva a cabo de forma continua hasta el MSB (bit más significativo).
Circuito ALU en la CPU
La ALU tiene la función principal en funciones lógicas y aritméticas. Pues bien esta ALU, no puede trabajar sola en la CPU, sino en colaboración con otros componentes denominados CU o Unidad de Control.
Además de la CU, existe el término registro que también tiene una participación, donde el comando que entra en la CU debe ser el mismo que el comando en el registro. Para recordártelo, un registro es una pequeña memoria de alta velocidad.
Cuando la CPU da una orden para realizar un cálculo, el ordenador realiza automáticamente el cálculo.
Después de ser calculado en la ALU, se forma el resultado de la siguiente orden que llamamos registro. Además de ser un registro, el resultado de la ALU también tiene la forma de una bandera. La bandera en sí se utiliza normalmente como indicación o información sobre el estado del procesador en detalle. Este principio funciona tanto en funciones lógicas como en otras funciones aritméticas.
En resumen, la ALU no funcionará si no recibe una orden de la unidad de control en el procesador y viceversa, funcionará si recibe una orden. La unidad de control dará las órdenes de acuerdo con los comandos escritos en el registro. Una vez realizado el proceso de la ALU, el resultado es un registro (que contiene los resultados de los cálculos u otros comandos) o banderas.
