Circuitos Digitales Trabajo Grupal Unidad Aritmética Lógica. Descripción y Funcionamiento ALU 74LS181. Integrantes: Carlos Chaquinga. Josue Velasquez. Ángel Velastegui. Nivel: Tercero “A” Docente: Ing. Sixto Rafael Reinoso Villamarin. NRC: 2575 Resumen. La Unidad Aritmética Lógica es un circuito combinacional encargado de ejecutar los procesos ordenados por las instrucciones, siempre que sean cálculos aritméticos o comparaciones lógicas. La ALU acepta un par de datos de n bits, llamados palabras (A y B), generado por una función Z relacionada con las entradas de forma lógica o aritmética. Es capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas: suma, resta, multiplicación y división, así como también operaciones lógicas AND, OR, NOT, XOR, XNOR y operaciones de desplazamiento de bits. La función a realizar en la unidad se elige por medio de una entrada de selección S y el tipo de operación se selecciona a través de la entrada de modo de operación M. Abstract. The Logical Arithmetic Unit is a combinational circuit responsible for executing the processes ordered by the instructions, as long as they are arithmetical calculations or logical comparisons. Palabras Clave. Combinacional, Operación, Aritmética, Bits. Objetivo General. Determinar el funcionamiento de la unidad lógica aritmética que nos permita visualizar las operaciones ya sean lógicas o aritméticas mediante displays BCD a /segmentos. Objetivos específicos. Entender el funcionamiento de la ALU (74LS181) Describir características de la ALU (74LS181) reconocer operaciones lógicas y aritméticas. INTRODUCCIÓN. - Según Ramírez (2012) menciona que una ALU debe procesar números usando el mismo formato que el resto del circuito digital. Para los procesadores modernos, este formato casi siempre es la representación del número binario de complemento a dos. Según Rodríguez (1999) agrega que las primeras computadoras usaron una amplia variedad de sistemas de numeración, incluyendo complemento a uno, formato signo- magnitud, e incluso verdaderos sistemas decimales, con diez tubos por dígito. Fig. 1 Símbolo esquemático para un ALU: donde A y B son operadores; R es la salida; Fes la entrada de la unidad de control; D es un estado de la salida (Jaramillo, 2011). para cada uno de estos sistemas numéricos mostraban diferentes diseños, y esto influenció la preferencia actual por el complemento a dos, debido a que ésta es la representación más simple, para el circuito electrónico de la ALU, para calcular adiciones y sustracciones. Según el matemático Newman, (1997) propuso el concepto de la ALU en 1945, cuando escribió un informe sobre las fundaciones para un nuevo computador llamado EDVAC. MARCO TEORICO. - En computación, la unidad aritmética lógica o unidad aritmético-lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre valores (generalmente uno o dos) de los argumentos. Por mucho, los circuitos electrónicos más complejos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) puede tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU. DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO ALU 74LS181 El 74LS181 es un circuito integrado TTL de la serie 7400 de mediana escala de integración (MSI), conteniendo el equivalente de 75 puertas lógicas y comúnmente empaquetado en un DIP de 24 pines. Fig. 2. Diagrama de bloques ALU (FLOYD 2008) La ALU de 4 bits de ancho puede realizar todas las operaciones tradicionales de suma, resta, decremento, con o sin acarreo, al igual que operaciones lógicas AND, NAND, OR, XOR y SHIFT. Están disponibles muchas variaciones de estas funciones básicas, para un total de 16 operaciones aritméticas y 16 operaciones lógicas en dos palabras de cuatro bits. Las funciones de multiplicación y división no son proporcionadas, pero pueden ser realizadas en pasos múltiples usando funciones de SHIFT y suma o resta. SHIFT no es una función explícita, pero puede ser derivada de varias funciones disponibles, incluyendo (A+B) más A, A más AB. Tabla 1. Tabla de Funciones (lógicas, aritméticas). 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 lógicas (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. Diseño del Circuito Aritmético en Proteus. Fig. 3. Diseño del circuito utilizando ALU 74LS181. Diagrama de Bloques con tabla de funcionamiento. Fig. 4. Ingreso de datos. Selección de operaciones (altos y bajos). Fig. 5. Selección de operaciones. En este bloque se tiene 4 selectores los que permiten seleccionar el tipo de operación a realizar por la ALU. Selección de funciones lógicas y aritméticas. Fig. 6. Selección de funciones (lógicas aritméticas). Salida de Datos. Fig.7. Salida de datos mediante display y leds En esta parte tenemos la visualización de los datos. Se utilizó un decodificador BCD a 7 segmentos para visualizar los datos aritméticas y leds para visualizar las funciones lógicas. Resultados Obtenidos. Diseñar e implementar en protoboard una ALU de 4 bits. Debe constar de: 1. Unidad aritmética. sumador - restador de 4 bits. Fig. 8. Sumador de 4 bits. Fig. 9. Restador de 4 bits. 2. Unidad lógica: Operaciones lógicas AND, OR, NOT, XOR. Fig. 10. Función AND. Fig. 11. Función OR. Fig. 12. Función NOT. Fig. 13. Función XOR. 3. Unidad de comparación: A>B, A<B y A=B. Fig. 14. A = B. Fig. 15. A > B; A < B. Conclusiones. La unidad aritmética lógica es fundamental en la construcción de una unidad de procesamiento de datos, al ser quien realiza las funciones de cálculo lógico y aritmético. Nos pareció interesante conocer que el manejo de direcciones entre el registro y esta unidad es de suma importancia para un correcto flujo de datos. Comprendimos que cada tipo de operación en la ALU depende de varios bits. Bibliografía. Floyd, T. (2008). Dispositivos Electronicos . Mexico : PEARSON EDUCACIÓN,. Jaramillo, C. (04 de Enero de 2011). Unidad aritmético lógica. Recuperado el 27 de Noviembre de 2016, de (anonymous): http://www.educarte.com.uy/envios/entrega2012set/Reparacion_Unidad%2 0aritmetico%20logica.pdf Newman, J. (1997). Diseño digital principios y prácticas. Mexico: México: Prentice Hall.. “Digital design principles and practices”. Traducido por: Gutiérrez R. Raymundo H.
