TEMA III: OPERACIONES CON LOS DATOS

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Irene Valenzuela Maestre
hace 7 años
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1 CUESTIONES A TRATAR: Cual es la función de la unidad operativa? Es necesaria? Qué tipos de circuitos implementan la unidad operativa? Unidad operativa frente a ALU Qué es una operación de múltiple precisión? Qué diferencia hay entre REDONDEO y TRUNCAMIENTO? Qué es un coprocesador? Qué tipo de memoria se utiliza para cada nivel de la jerarquía? Cómo es la aritmética en coma flotante?

2 INTRODUCCIÓN. UNIDAD OPERATIVA OPERACIONES DE DESPLAZAMIENTO Y OPERACIONES LÓGICAS OPERACIONES ARITMÉTICAS CIRCUITOS INTEGRADOS PARA EL DISEÑO DE UNIDADES ARITMÉTICO-LÓGICAS

3 INTRODUCCIÓN. UNIDAD OPERATIVA UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA Encargada de realizar las operaciones con los datos. Formas de realizar una operación: Circuito combinacional. Una fase. Circuito secuencial que genera sus fases. Circuito secuencial con fases generadas por U.C. Mediante programa.

4 INTRODUCCIÓN. UNIDAD OPERATIVA ESTRUCTURA UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA

5 INTRODUCCIÓN. UNIDAD OPERATIVA OPERADOR Circuito electrónico capaz de realizar una operación aritmética o lógica. Tipos de operadores: Ámbito aplicación: general o especializado. Realización: Combinacional o secuencial. Número de operandos: Monádico o Diádico. Paralelismo: Serie o dígito, paralelo o vector. Operación: De desplazamiento: (logicos, circulares, aritmeticos) Lógico (AND, OR, NOT, XOR) Aritmético: (Negación, Suma, Resta, Multiplicación, División)

6 INTRODUCCIÓN. UNIDAD OPERATIVA OPERADORES DE MICROPROCESADORES ACTUALES

7 OPERACIONES DE DESPLAZAMIENTO Y OPERACIONES LÓGICAS Desplazamiento: Trasladar los bits de una palabra hacia la izquierda o derecha. Según la forma de tratar los extremos del desplazamiento: Desplazamientos lógicos: Ceros. Desplazamientos circulares. Desplazamientos aritméticos: Consiste en multiplicar o dividir por una potencia de dos. Dependo del la forma de representación (signo magnitud, complemento a 2 ). Desplazamientos concatenados: Afectan a varios elementos. Dos registros concatenados. Un registro concatenado con bit de acarreo. Un registro concatenado con el biestable de signo.

8 OPERACIONES DE DESPLAZAMIENTO Y OPERACIONES LÓGICAS OPERACIONES LÓGICAS Se aplican sobre bits independientes: NOT AND OR XOR

9 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACIÓN DE CAMBIO DE SIGNO. OPERACIÓN EXTENSIÓN DE SIGNO. OPERACIONES SUMA Y RESTA SUMA Y RESTA EN BINARIO SIN SIGNO SUMA Y RESTA EN COMPLEMENTO A 2 SUMA Y RESTA EN COMPLEMENTO A 1 SUMA Y RESTA EN SIGNO MAGNITUD SUMA Y RESTA EN REPRESENTACIÓN EN EXCESO SUMADOR-RESTADOR BCD (Ajuste decimal)

10 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACIONES SUMA Y RESTA SUMA Y RESTA EN COMA FLOTANTE

11 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACION MULTIPLICACIÓN MULTIPLICACIÓN EN BINARIO SIN SIGNO Ejemplo MULTIPLICACIÓN EN BINARIO CON SIGNO Análisis de los signos, para determinar signo resultado. Conversión a positivo del resultado. Multiplicación sin signo Cambio si procedo del signo del resultado. MULTIPLICACIÓN EN COMA FLOTANTE Suma de exponentes y multiplicación binaria de las mantisas

12 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACION DIVISIÓN Mas complicada que la multiplicación. DIVISION EN BINARIO Ejemplo DIVISIÓN EN COMA FLOTANTE Resta de exponentes y división binaria de las mantisas

13 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACIONES EN PRECISIÓN MÚLTIPLE Precisión múltiple: Datos utilizan un número mayor de bits que el ancho de palabra del computador. Problemas: Para almacenar dato se necesita: más de una posición de memoria o más de un registro. Tratar los datos por partes. La unidad aritmético lógica opera en paralelo una palabra de bits = ( )( )

14 OPERACIONES ARITMÉTICAS OPERACIONES EN PRECISIÓN MÚLTIPLE ( )( ) + + = = = = = ( ) = + + +

15 OPERACIONES ARITMÉTICAS BIESTABLES DE ESTADO ARITMÉTICO Función: Guardar algunas propiedades del resultado de la última operación realizada. Información utilizada por la Unidad de control. Ejemplo: instrucciones de salto. Los más comunes: CERO (Z): SIGNO (N): DESBORDAMIENTO (V): ACARREO (C): PARIDAD (P):

16 OPERACIONES ARITMÉTICAS TÉCNICAS DE REDONDEO Se aplican cuando tras alguna operación, el resultado produce más bits de los que se puede albergar en el destino. Formas de aproximación más usuales: TRUNCAMIENTO: Eliminación de bits menos significativos. Acumula errores por defecto. -RES<=ERR<=0 REDONDEO: Tomar valor más próximo. Errores por defecto y exceso que tiende a evitar su acumulación. Alto coste pues equivale a truncamiento e incremento. -RES/2<=ERR<=RES/2. TRUNCAR Y BIT MENOS SIGNIFICATIVO A 1: Errores por defecto y exceso que tiende a evitar su acumulación. -RES<=ERR<=RES Dígitos de guarda α + +

17 CIRCUITOS INTEGRADOS PARA EL DISEÑO DE UNIDADES ARITMÉTICO-LÓGICAS ALU 74181: Circuito integrado que implementa un operador combinacional de cuatro bits que realiza 16 operaciones aritméticas sencillas y 16 operaciones lógicas. Unidades operativas universales: Am2901, Am COPROCESADORES. Microprocesadores antiguos no incluían HW para efectuar cálculos científicos. Soluciones SW lentas. Chip independiente para cálculos científicos de alta velocidad. Normalmente el coprocesador es el encargado de interpretar el conjunto de instrucciones especiales nuevo. El procesador original o HOST únicamente puede diferenciar estas operaciones especiales de las normales, pero no puede interpretarlas. Proporciona una extensión lógica del modelo del programador en cuanto a instrucciones, registros y tipos de operandos.

18 CIRCUITOS INTEGRADOS PARA EL DISEÑO DE UNIDADES ARITMÉTICO-LÓGICAS TÉCNICAS PARA PASAR ÓRDENES AL COPROCESADOR: Interfaz inteligente de control. Coprocesador con señales e instrucciones especiales. Coprocesador con instrucciones especiales.

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