4.1+Arquitectura+del+Alu


 * ARQUITECTURA**

El [|concepto] de [|arquitectura]en el entorno informático proporciona una [|descripción] de la [|construcción] y [|distribución] [|física] de los componentes de la [|computadora]. La arquitectura de una [|computadora] explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de que un [|sistema] informático, con una determinada configuración, pueda realizar las [|operaciones] para las que se va a utilizar. Cualquier usuario que desee adquirir un [|sistema] informático, tanto si es una gran [|empresa]como un particular, debe responder a una serie de preguntas previas: ¿qué se desea realizar con el nuevo sistema informático? ¿Cuáles son los [|objetivos] a conseguir? ¿Qué [|software] será el más adecuado para conseguir los objetivos marcados? ¿Qué impacto va a suponer en la [|organización] ([|laboral] o [|personal]) la [|introducción] del nuevo sistema informático? Finalmente, cuando se haya respondido a estas preguntas, el usuario tendrá una idea aproximada de los objetivos que han de cumplir los diferentes [|sistemas] informáticos a evaluar. En la actualidad es muy familiar el aspecto exterior de una computadora o, por lo menos, de una microcomputadoraName=g8; HotwordStyle=BookDefault;, pero se ha de advertir que, salvando las diferencias de tamaño y la posibilidad de teleproceso (manejo del sistema informático a grandes distancias a través de líneas de [|comunicaciones] de diferentes tipos), en general, los sistemas informáticos se dividen físicamente en la unidad central del sistema y los [|periféricos]que permiten conectarlo al mundo exterior. La Unidad Central del Sistema es un habitáculo en forma de caja donde se sitúa el «[|cerebro]» de [|la computadora], esto es, la unidad central de [|proceso] ([|CPU]), así como los distintos componentes que van a ayudar al sistema informático en sus operaciones habituales ([|bus], [|memorias], [|fuentes] de [|alimentación] eléctrica, etcétera). La unidad central de proceso se compone de: • Una Unidad de [|Control] que manejará los diferentes componentes del sistema informático así como los [|datos] a utilizar en los diferentes [|procesos]. • Una Unidad Aritmético-[|Lógica] que realizará las diferentes operaciones de [|cálculo] en las que la computadora basa su funcionamiento. • Unos [|Registros] del Sistema que sirven como área de [|trabajo] interna a la unidad central de proceso. La unidad central de proceso se conecta a una serie de [|memorias] que le sirven como soporte para el manejo de los [|datos] y [|programas] que se han de utilizar mientras se encuentre operativa. Las diferentes memorias del sistema informático (Random [|Access]Memory o [|RAM]y Read [|Only] Memory o ROM) son componentes fundamentales de la computadora ya que van a ser, en el caso de la RAM, el área de [|trabajo] donde el [|microprocesador] va a realizar las diferentes operaciones en que se van a descomponer los procesos solicitados por el usuario, mientras que la ROM va a servir para ayudar a la computadora a realizar las diferentes operaciones de arranque del sistema informático previas a que el [|sistema operativo] tome el control de las diferentes tareas a realizar. La unidad central de proceso y las memorias se conectan entre ellas por medio del bus. El bus es un enlace de comunicaciones que conecta todos los componentes que configuran el sistema informático y permite la transferencia de [|información] entre ellos. Esta información se compone de datos y órdenes de [|comandos] para manipular los datos. Existen varias tecnologías de [|diseño]y construcción de buses entre las que se pueden distinguir las arquitecturas ISA, EISA y MCA que se verán más adelante. Otros componentes que se conectan al bus son los puertos de conexión de los diferentes periféricos asociados a la unidad central del sistema de la computadora y que van a permitir configurar el sistema informático para una serie diferente de operaciones funcionales que siempre han de cubrir las necesidades del usuario. Es evidente que la configuración de un sistema informático ha de realizarse en [|función] de los objetivos operativos que vaya a cubrir la citada computadora. Así, un sistema informático que se va a dedicar exclusivamente a CAD/CAM (diseño asistido por computadora) no tendrá una configuración similar a la de una computadora que va a dedicarse a controlar los diferentes enlaces de comunicaciones que componen [|una red] [|informática]. Los diferentes periféricos que se pueden conectar a un sistema informático se dividen en cuatro [|grupos] principales: • [|Periféricos de Entrada] de Información. • Periféricos de [|Almacenamiento] de Información. • Periféricos de Salida de Información. • Periféricos de Comunicaciones. La Unidad Central del Sistema (System Unit en [|inglés]) es el centro de operaciones de cualquier computadora existente en el [|mercado] actual. En la unidad central del sistema se alojan los componentes y circuitería que van a realizar las tareas fundamentales de la computadora. Al abrir la unidad central del sistema de una computadora se pueden apreciar una serie de componentes: - Placa principal. - Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU). - Bus. - [|Memoria] principal. - Otros componentes controladores. - Fuente de alimentación eléctrica. A continuación se estudiará detenidamente cada uno de ellos. 1. Placa Principal. Es una placa con un circuito impreso donde se conectan los elementos básicos de la computadora: el microprocesador, el bus y toda o parte de [|la memoria] principal. En algunos lugares también aparece denominada como placa base o placa madre. 2. Microprocesador Central o Unidad Central de Proceso (CPU). Es el elemento fundamental de la computadora. El microprocesador va a ocuparse de la ejecución de las órdenes de comandos, los cálculos [|matemáticos] solicitados por las referidas órdenes, el manejo de los datos asociados a los cálculos. Otra función importante del microprocesador va a ser el control de los componentes del sistema informático conectados a él y que le dan apoyo y le permiten realizar todas las operaciones que le son solicitadas por los diferentes programas de aplicación. El microprocesador se va a ocupar también de controlar y gestionar el tráfico de datos entre la unidad central del sistema y los periféricos optimizando los procesos a realizar por la computadora. 3. Bus. El bus, quizá fuera mejor decir los buses ya que existen varios con diversas [|funciones], es un circuito que conecta el [|procesador] central con todo el resto de componentes de la computadora. El bus sirve para que le llegue al procesador la información y las solicitudes de trabajo, desde el exterior, y envíe hacia afuera los resultados del trabajo realizado. 4. Memoria Principal. Es la zona de trabajo donde la computadora va a almacenar temporalmente las órdenes a ejecutar y los datos que deberán manipular esas órdenes. Cuanto mayor sea la cantidad de memoria existente en el sistema informático, mayores serán las posibilidades de trabajo de la computadora, ya que ésta podrá manipular una cantidad superior de datos al mismo [|tiempo] (siempre que el sistema operativo lo permita). 5. Componentes de Control. Son elementos que sirven como apoyo al funcionamiento del microprocesador central. Fundamentalmente, son componentes especializados en realizar determinadas operaciones, descargando al microprocesador central de estas actividades y permitiéndole obtener una mayor rapidez y efectividad en el manejo del conjunto del sistema informático. Los controladores más importantes son el controlador de interrupciones, el generador de reloj y el controlador de acceso directo a memoria. Las placas de expansión interna más importantes son las de control del subsistema de vídeo, que manejarán las [|señales]que envía la CPU a la pantalla del sistema informático y las del controlador de los discos de la computadora que controlará el flujo de datos entre la memoria principal y el subsistema de almacenamiento. Estos componentes serán estudiados en el apartado [|concreto] de sus tareas dentro del sistema informático. 6. Fuente de Alimentación Eléctrica. Las fuentes de alimentación proporcionan la energía eléctrica que necesita por la computadora para funcionar. Esa energía se estabiliza para impedir que la computadora se vea afectada por oscilaciones bruscas en el suministro de las compañías eléctricas. La fuente de alimentación transforma la [|corriente alterna] de 220 voltios de la [|red]ciudadana en corriente continua y de menor voltaje, que es la que necesitan los diferentes componentes de la computadora. Los voltajes que proporciona la fuente de alimentación son de 12 y 5 voltios. El primero se utiliza para poner en funcionamiento los componentes mecánicos de la computadora (discos, diskettes, etc.). El segundo se utiliza en los componentes electrónicos (el microprocesador, la memoria, el reloj, etc.). En caso de que se abra la unidad central del sistema de la computadora es muy importante no manipular la fuente de alimentación; hay que tener en cuenta que, si el sistema informático está enchufado y encendido, la fuente de alimentación es potencialmente peligrosa. Si se está intentando realizar alguna operación dentro de la caja de la unidad, deben manipularse cuidadosamente los cables que entran y salen de la caja de la fuente de alimentación y bajo ningún concepto intentar abrirla. La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático. Las CPU de las actuales [|computadoras] son [|microprocesadores] construidos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que forman un circuito electrónico ([|transistores], etc.) y las conexiones necesarias para formarlo. El microcircuito se encapsula en una pastilla de [|plástico] con una serie de conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips. El microprocesador central de una computadora se divide en: • Unidad de Control (Control Unit o CU en inglés). • Unidad Aritmético-Lógica (Aritmethic Control Unit o ALU en inglés). • Registros. La Unidad de Control maneja y coordina todas las operaciones del sistema informático, dando prioridades y solicitando los [|servicios] de los diferentes componentes para dar soporte a la unidad aritmético-lógica en sus operaciones elementales. La Unidad Aritmético-Lógica realiza los diferentes cálculos matemáticos y lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; debe recordarse que todo el funcionamiento del sistema de una computadora se realiza sobre la base de una serie de operaciones [|matemáticas] en [|código] binario. Los Registros son una pequeña memoria interna existente en la CPU que permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones elementales. De la misma forma que la placa principal tiene un bus para conectar la CPU con los diferentes dispositivos del sistema informático, la unidad de control tiene un bus interno para conectar sus componentesName=g12; HotwordStyle=BookDefault;. Es la parte de la unidad central de proceso que actúa como coordinadora de todas las tareas que ha de realizar la computadora. Asimismo, se encarga de manejar todas las órdenes que la computadora necesita para realizar la ejecución de las operaciones requeridas por los programas de aplicación. Sus funciones Básicas son: 1. Manejar todas las operaciones de acceso, [|lectura] y [|escritura] a cada una de las posiciones de la memoria principal donde se almacenan las instrucciones necesarias para realizar un proceso. 2. Interpretar la instrucción en proceso. 3. Realizar las tareas que se indican en la instrucción. Esta unidad también se ocupa de controlar y coordinar a las unidades implicadas en las operaciones anteriormente mencionadas, de manera que se eviten [|problemas] internos que se puedan producir entre los componentes de la computadora. La unidad de control, finalmente, comunica entre sí y dirige las entradas y salidas desde y hasta los periféricos, dando el oportuno tratamiento a la información en proceso. Para realizar su cometido, la unidad de control necesita manejar la siguiente información: • El [|registro] de [|estado]. • El registro puntero de instrucciones. • La instrucción a ejecutar. • Las señales de entrada/salida. La salida que proporcionará la unidad de control será el conjunto de órdenes elementales que servirán para ejecutar la orden solicitada. Los pasos en que se divide este proceso son: 1. Extraer de la memoria principal la instrucción a ejecutar. 2. Tras reconocer la instrucción, la unidad de control establece la configuración de las puertas lógicas (las interconexiones de los diferentes componentes del circuito lógico) que se van a ver involucradas en la operación de cálculo solicitada por la instrucción, estableciendo el circuito que va a resolverla. 3. Busca y extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción indicada en el paso número 1. 4. Ordena a la unidad involucrada en la resolución de la instrucción en proceso que realice las oportunas operaciones elementales. 5. Si la operación elemental realizada ha proporcionado nuevos datos, éstos se almacenan en la memoria principal. 6. Se incrementa el contenido del registro puntero 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 result ado.
 * Unidad Central del Sistema[[image:http://www.monografias.com/images04/trans.gif link="http://www.monografias.com"]]**
 * Unidad Central de Proceso**
 * Unidad de Control (CU)**
 * Unidad Aritmética y Lógica (ALU)**

REFERENCIAS: []

POSTEO: ANA LUCIA VANEGAS MARTINEZ ​

ARQUITECTURA DE ALU
Una característica fundamental de una maquina digital, es que esta necesita una excitación para ejecutar una serie de pasos predeterminados, tiene una función especifica. En un computador, la respuesta se puede programar, esto es, explora algunas instrucciones y datos (programa) y de acuerdo a esto (ejecuta). Su función es flexible y depende del programa almacenado en memoria. De la diversidad de computadores que existe se distinguen algunos bloques funcionales típicos. Se estudiaran algunos de estos bloques para entender como se construye una estructura flexible como una computadora. Estructura funcional En la figura se muestra una estructura típica de un computador clásico del tipo V. Neumann. El concepto de computador de programa almacenado se establece con el proyecto EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), 1945 (John Von Neumann, J. Presper Ecker, John Mauchly El avance tecnológico, particularmente el desarrollo de tecnología de compuertas con control de impedancia, 3er. estado, ha modificado la estructura centralizada por un esquema mas distribuido. Es importante resaltar que en todas estas representaciones se puede constatar que todos los computadores tienen la misma forma de operar. Una diferencia es la incorporación de buses en las arquitecturas actuales, lo que ha permitido el desarrollo de cada unidad funcional por separado. Algunos de los elementos funcionales: Unidades de entrada y salida Unidad de memoria Unidad aritmética lógica Unidad de control Buses: dirección, dato, control, I/O Estos elementos se articulan de acuerdo a las características de los procesadores. Se presenta un diagrama de bloques de una estructura genérica de un procesador en que aparecen representados los distintos elementos que lo constituyen. Esta dividido en una sección de datos y una de control. La estructura de los buses se considera que es de tipo multiplexado entre memoria e I/O. La sección de datos: registros de dirección, contador de programa, ALU, registros varios. La sección de control provee decodificación de instrucción e información de tiempo (sincronismo) al resto de los elementos del procesador. Mantencion de información de estatus del interior y fuera del chip. El procesador manipula, fundamentalmente, tres tipos de datos: Instrucciones: secuencias de bit que son decodificadas por el procesador. Están almacenadas en la memoria RAM o ROM y son extraidas en forma secuencial y llevadas al registro de instrucción del procesador, de acuerdo al flujo del programa. Direcciones: o en dispositivos I/O en que se almacenan elementos de información. ubicaciones en memoria Datos o operandos: información que será operada por el procesador y que puede tener una representación numérica, lógica o alfanumérica (string). Es en donde se relizan las operaciones aritmeticas y logicas, para ello se apoya usando el registro acumulador, los registros generales y tambien un registro flag. Los registros flag sirven para indicar el estado del procesador despues de realizar una operacion de calculo. Los registros son flip flop que registran las caracteristicas del resultado arrojado por una instruccion. Dependiendo de los fabricantes los flags pueden ser muy diversos pero hay algunos que en general se encuentran en casi todos los procesadores: Operaciones aritmeticas y logicas Las operaciones aritmeticas y logicas se realizan siempre sobre algun registro y tienen como pivote el registro acumulador: El resultado de las operaciones es almacenado en el acumulador. Algunas operaciones aritmaticas logicas tipicas: Las operaciones de multiplicacion y division no son efectuadas por la alu y se implementan en software que comanadan la ALU o hardware, especial, que realiza estas funciones. Registros de trabajo Se usan para almacenar datos empleados en la ejecucion de las instrucciones, es muy importante su velocidad de respuesta. Realiza funciones organizativas a partir de un mecanismo de relojeria con el cual se sincroniza y secuencian los tiempos y los momentos en que los distintos elementos, que constituyen la estructura del procesador, deban participar en la ejecucion de una instruccion. Un ciclo de reloj es la unidad de tiempo para la ejecucion de las operaciones dentro del procesador. Las operaciones se realizan dentro del ciclo de reloj o en multiplos, enteros, de ciclos de reloj. Cada ciclo de reloj esta dividido en diferentes tiempos, o fases, los cuales indican el momento en que se efectuan las micro-operaciones, dentro de cada ciclo. Una micro operacion corresponde a acciones como: desplazamiento de un registro, transferencia de un registro a un bus, complementar un registro, etc. La unidad de control comanda el registro que contiene la direccion de la instruccion que se esta ejecutando o de la proxima instruccion a ejecutar, esto depende del estado de avance en el tiempo de ejecucion de la instruccion. El registro de direccion de instruccion y la memoria stack estan relacionados ya que esta contiene las direcciones de retorno de las rutinas del programa. El registro de direcciones requiere de un procesamiento aritmetico de direcciones de acuerdo al largo, en bytes, de la instruccion en ejecucion. La unidad de control dispone del registro de instruccion que almacena la instruccion que se esta efectuando, es decir una vez finalizado el fetch. La instruccion esta compuesta de dos partes: La unidad de control contiene toda la circuiteria necesaria para efectuar las microoperacioens oredenadas de acuerdo a la naturaleza de la instruccion a ejecutar. Corresponde a un conjunto de registros direccionables a traves del bus de direcciones. Cada registro de memoria esta constituido por un determinado numero de unidades basicas, bit, que constituyen la celda de memoria. El tamaño de la celda es constante para un procesador determinado. Los tamaños tipicos son 4, 8, 16, 32 y mas bits por celda. La memoria tiene dos usos principales: El almacenamiento de programas esta asociado a la naturaleza de los mismos. Si son de uso permanente se almacenan en memoria ROM (read only memory), caso de los programas BIOS (basic input output system). Si son de uso esporadico y afectos a cambios se almacenan RAM (ramdom access memory) caso de los programas de aplicacion. Las memorias del tipo ROM corresponden a tecnologia de memorias, electronicas, de estado solida no volatil, esto significa que no requieren de energia para mantener los valores que almacenan. Las memorias RAM necesitan energia para mantener la informacion almacenada, se reconocen dos grandes familias: Operacion de la memoria La forma de trabajo de un ciclo de memoria con el envio de una direccion por el BUS de DIRECCION, AB (address bus), dicha direccion se almacena en un registro de direcciones de memoria, MAR (memory address register) La operacion de memoria puede ser de lectura o escrtura. Lectura: el contenido de la celda direccionada por el MAR se transfiere a un registro de datos de memoria MDR (memory data register) el que transfiere su contenido al bus de datos DB (data bus), de alli al registro del procesador que corresponda. Escritura: una vez seleccionado el MAR, se transfiere el contenido del DB al MDR, desde donde se lleva a la celda seleccionada, completando el proceso de escritura. Papel del bus de control: a traves de este bus, la unidad de control activa el MAR el MDR y los demas registros involucrados en los procesos de lectura-escritura. Sincroniza el momento en que se activan AB y DB, esto corresponde a un conjunto de microoperraciones necesarias para producir una lectura o escritura en memoria. Dado que la CPU trabaja a velocidades mucho mayor que los equipos perifericos (nsg. v/s msg) se requiere una unidad que se encargue de organizar cual de los perifericos conectados sera habilitado para intercambiar informacion con el procesador. La unidad de entrada/salida puede ser un multiplexor/demultiplexor, a traves del selector de puertas se direcciona cual de los equipos debe conectarse, la señal de control establece la modalidad de comunicacion I/O, la informacion se transfiere al I/O data desde donde se traslada al DB. Existen diversas modalidades de organizacion para transferir informacion: Procesador Intel 8080, bus de datos 8 bits, bus de direcciones 16 bits Procesador Intel 486
 * Unidad aritmetica logica**
 * Flag de signo: indica si el resultado de la ultima operacion fue positiva o negativa.
 * Flag de cero: indica si el resultado de la ultima operacion fue cero o distinto de cero.
 * Flag de overflow: indica si el resultado fue mayor que la capacidad de representacion del acumulador
 * Flag de underflow: cuando el resultado es menor a la minima capacidad de representacion del acumulador.
 * Etc.
 * Sobre el acumulador, solamente
 * Entre el acumulador y algun registro
 * Entre el acumilador y una direccion de memoria
 * Entre el acumulador y un dato inmediato.
 * Sumas
 * Restas
 * Complemetacion
 * Despalazamiento a la izquierda (multiplicado por 2)
 * Despalzamiento a la derecha (dividido por 2)
 * Incremetar o decrementar en 1 el acumulador
 * OR, AND, OR-EX, etc, entre un par de registros.
 * Unidad de control**
 * El codigo de operacion el llamado opcode, con el cual se alimenta al decodificador de instruccion
 * Una direccion que se puede almacenar en algun registro de direcciones
 * Unidad de memoria**
 * Almacenar programas
 * Almacenar datos o resultados.
 * Las SRAM o ram estaticas, rapidas, caras, de alto consumo utiles como memorias cache L2
 * Las DRAM o ram dinamicas, lentas, baratas, de bajo consumo se usan como memoria principal
 * Unidad entrada y salida**
 * Tiempo: sincronico o asincronico
 * Datos: secuenciales, paralelos
 * Coneccion directa al DB, se elimina el I/O data
 * Coneccion directa a memoria, DMA (Data Memory Access), permite coneccion entre procesadores y entre unidades controladoras rapidas, interfases de discos, etc.
 * Diagramas de bloques de procesadores:**
 * Intel 8080
 * Intel 8086
 * Intel 80486
 * Intel pentium
 * Hewett Packart PA
 * SUN Spark
 * Digital Apha

Intel pentium Esquema del procesador Hewlett Packard, precision Architecture, SFU (special funtions units), TLB (translation lookaside buffer). Diagrama de Ultra SPARC -I Procesador Alpha de Digtal Equiipment Corp. 3 1 Fuente: http://html.rincondelvago.com/arquitectura-de-computadoras_2.html

Autor: Gutierrez Junco Claudia
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.

Propuesta de Eckert-Mauchly

[|boomp3.com] 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.

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Von Neumann explicó que una ALU es una necesidad para una computadora porque está garantizado que una computadora tendrá que computar operaciones matemáticas básicas, incluyendo adición, sustracción, multiplicación, y división. Por lo tanto, creyó que era “razonable que (la computadora) debe contener los órganos especializados para estas operaciones”.

Arquitectura computacional

Acerca de arquitectura de computadores Una característica fundamental de una maquina digital, es que esta necesita una excitación para ejecutar una serie de pasos predeterminados, tiene una función especifica. En un computador, la respuesta se puede programar, esto es, explora algunas instrucciones y datos (programa) y de acuerdo a esto (ejecuta). Su función es flexible y depende del programa almacenado en memoria. De la diversidad de computadores que existe se distinguen algunos bloques funcionales típicos. Se estudiaran algunos de estos bloques para entender como se construye una estructura flexible como una computadora.¡ Estructura funcional En la figura se muestra una estructura típica de un computador clásico del tipo V. Neumann. El concepto de computador de programa almacenado se establece con el proyecto EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), 1945 (John Von Neumann, J. Presper Ecker, John Mauchly El avance tecnológico, particularmente el desarrollo de tecnología de compuertas con control de impedancia, 3er. estado, ha modificado la estructura centralizada por un esquema mas distribuido. Es importante resaltar que en todas estas representaciones se puede constatar que todos los computadores tienen la misma forma de operar. Una diferencia es la incorporación de buses en las arquitecturas actuales, lo que ha permitido el desarrollo de cada unidad funcional por separado. Algunos de los elementos funcionales: Unidades de entrada y salida Unidad de memoria Unidad aritmética lógica Unidad de control Buses: dirección, dato, control, I/O Estos elementos se articulan de acuerdo a las características de los procesadores. Se presenta un diagrama de bloques de una estructura genérica de un procesador en que aparecen representados los distintos elementos que lo constituyen. Esta dividido en una sección de datos y una de control. La estructura de los buses se considera que es de tipo multiplexado entre memoria e I/O. La sección de datos: registros de dirección, contador de programa, ALU, registros varios. La sección de control provee decodificación de instrucción e información de tiempo (sincronismo) al resto de los elementos del procesador. Mantencion de información de estatus del interior y fuera del chip.

En [|computación], la Unidad Lógica Aritmética (ULA), o Arithmetic Logic Unit (ALU), es un [|circuito digital] que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (como igual a, menor que, mayor que, 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 [|Intel Core Duo]. 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] [|NVIDIA] 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.

Introducción práctica
Una ALU simple de 2 bits que hace operaciones de [|AND], [|OR], [|XOR] y adición (haga click en la imagen para una explicación). La ALU se compone básicamente de: [|Circuito Operacional],[|Registros de Entradas], [|Registro Acumulador] y un [|Registro de Estados], conjunto de registros que hacen posible la realización de cada una de las operaciones. La mayoría de las acciones de la computadora son realizadas por la ALU. La ALU toma datos de los [|registros del procesador]. Estos datos son procesados y los resultados de esta operación se almacenan en los registros de salida de la ALU. Otros mecanismos mueven datos entre estos registros y la memoria.[|2] Una [|unidad de control] controla a la ALU, al ajustar los circuitos que le dicen a la ALU qué operaciones realizar.


 * // Autor //**: Jorge Luis Camarillo Cristobal

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.
 * ARQUITECTURA DE LA ALU **


 * Autor: Fajardo Nieto Yessica Lizbeth**

Imagen: símbolo esquemático unidad aritmética lógica Este tema esta enfocado a dar a conocer como funciona la unidad aritmetico logica, cuales son sus aplicaciones, desarrollos, caracteristicas, su forma de operacion. Recordar que una unidad de aritmetoco logica, es un circuito electronico que realiza operaciones aritmeticas y logicas, es tambien una de las partes importantes del CPU. Descripción general Una unidad aritmética lógica (ALU) es un circuito digital capaz de realizar operaciones lógicas y aritméticas. ALU es el fundamento principal de la unidad central de procesamiento (CPU). Incluso los microprocesadores más simples contienen al menos una unidad de este tipo. Dentro de los procesadores y CPUs modernos e incluso unidades de procesamiento gráfico (GPU) tienen complejas, potentes ALUs, un componente sencillo puede contener uno o más ALUs. En 1946, Von Neumann y sus colegas diseñaron un equipo para el Instituto de Princeton de Estudios Avanzados (IAS), que más tarde se convirtió en el prototipo de muchos computadores. Von Neumann afirmó que una ALU es obligatoria para una computadora, ya que garantiza que el equipo será capaz de computar operaciones matemáticas básicas, incluyendo la adición, sustracción, multiplicación y división. Sistemas numéricos Las primeras computadoras utilisaron una amplia variedad de sistemas numéricos, incluido el complemento uno, el formato signo-magnitud, sistemas decimales, etc. Un ALU procesa números en el mismo formato que el resto del circuito digital. El método de los procesadores modernos es siempre el complemento de dos de la representación de número binario. ALUs para cada uno de los primeros sistemas numéricos tenían diferentes diseños, que también influyó en la actual preferencia por el complemento de dos. Esta representación hace más fácil para los ALUs calcular sumas y restas. Además, también permite restas simplemente añadiendo el negativo de un numero en lugar de usar circuitos especializados en la realizacion de sustracción. Operaciones simples. ALUs son capaces de realizar las siguientes operaciones típicas: (a) Operaciones Enteras (suma, resta, y, en ocasiones, multiplicación y división) (b) Bitwise operaciones lógicas (AND, NOT, OR y XOR) c ) Bit-shifting (cambio de una palabra a un determinado número de bits, ya sea a la izquierda oa la derecha, con o sin signo ). Los cambios (shifts) se pueden interpretar como multiplicado por 2 o dividido por 2. Operaciones complejas. Una ALU pueden diseñarse para calcular cualquier operación, sin embargo los costos de la ALU es directamente proporcional a su complejidad que por consiguientemente, se relaciona con la ocupación de espacio en el microprocesador y la potencia. Debido a esto misma, los diseñadores siempre deben ir por un compromiso, para ofrecer un procesador de ALU, lo suficientemente potente como para que sea rápido, pero no tan complejo como para ser prohibitivo. Supongamos que uno tiene que calcular la raíz cuadrada de un número, el diseñador entonces examina las siguientes opciones para la aplicación de esta operación: (a) Un diseño extraordinariamente complejode una ALU que calcula la raíz cuadrada de cualquier número en un solo paso. Esto es un cálculo en un solo ciclo del reloj. (b) Diseñar una ALU muy compleja que calcule la raíz cuadrada de un número en varios pasos. Los resultados intermedios se pasan por una serie de circuitos que se organizan en una línea, como una línea de producción. Hará una ALU potente capaz de adquirir nuevos números para calcular los números anteriores, incluso aún cuando no ha acabado. En consecuencia, la ALU será capaz de producir números tan rápido como en un ciclo de reloj ALU. Una limitación en el presente es el resultado conjunto del ALU después de la demora inicial. Esto se conoce como cálculo de tuberías. c)Diseñar una ALU compleja que calcula la raíz cuadrada en varios pasos. Este cálculo es interactivo. Por lo general, se basa en el control a través de una unidad de control compleja con microcódigos incrustados. (d) Diseñar una ALU simple en el procesador y vender un procesador especializado que el cliente puede instalar al lado de la ALU para obtener opciones de raíz cuadrada. Esto es conocido como el co-procesador. (e) Excluir co-procesador y la emulación y los programadores pueden darse la tarea de escribir sus propios algoritmos para calcular raíces cuadradas por medio de software. Este programa puede ser incorparado por las bibliotecas de sotware. (f) Siempre que un programa requiere raíz cuadrada de cálculo, el procesador checara por el coprocesador (llamado coprocesador de emulación). Si el coprocesador no está disponible, interrupciónes serán enviados al procesador del programa e invocar el sistema operativo para realizar la raíz cuadrada de cálculo por medio de algoritmo de software. Esta técnica se conoce como software de emulación. Desde las simples a las complejas opciones anteriores, es evidente que incluso un simple computador puede calcular la fórmula más complicada si un compromiso con el tiempo de tiempo de retraso o de respuesta es tolerable. Microprocesadores existentes como los Intel Core serie y [|AMD 64][|?] implementas tecnicas simples de un ciclo de reloj para realizar varias operaciones sencillas, asi como tecnicas interactivas de calculo para operaciones muy complejas. 1.- Audio de este tema, solo click en el siguiente icono para escucharlo:
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2.- Traduccion del tema a otros lenguajes, solo seleccionar el lenguaje apropiado y click en el: Las razones para el uso de estas dos tecnologias son sencillas, la primera es para cubrir necesidades propias de personas con capacidades diferentes que navegan por internet, aunque tambien muchas personas aprecian y entienden mejor con un refuerzo auditivo del tema. Las tecnologias de traduccion de lenguajes, tales como las que se estan demostrando en este tema, primero ya son cada vez mas sencillas de incorporar a una amplia gama de trabajos. Ademas de que cada vez son mejores las capacidades de traduccion de estas herramientas automatizadas, muchas de ellas son auxiliadas por la intervencion de personas, y por ultimo el internet es una tecnologia que toca todo el planeta y es necesario facilitar la comunicacion de ideas entre todas las culturas del mundo. Por ultimo, mas competencias digitales necesarias para vivir, entender y participar con exito en este siglo, se explican y se piden mas abajo de este tema.
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fuente: www.mitecnologico.com

posteo: Romero Pastén Luis Angel