La unidad aritmética lógica

Representación de número

Representar (o codificar) un número significa expresarlo en forma binaria. La representación de números en un ordenador es necesaria para que éste pueda almacenarlos y manipularlos. Sin embargo, el problema es que un número matemático puede ser infinito (tan grande como se desee), pero la representación de un número en un ordenador debe ocupar un número de bits predeterminado. Por lo tanto, la clave es predeterminar un número de bits y cómo se interpretan para que representen la cifra de la manera más eficiente posible. Por este motivo, sería tonto codificar un carácter utilizando 16 bits (65.536 posibilidades) cuando se utilizan menos de 25

•  Sumadores: Es un circuito lógico que calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU). Generalmente realizan las operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos el sumador se convertirá en un sumador-restador (Adder-subtracter)
•  Multiplicadores y divisores: En lugar de utilizar los algoritmos de suma repetida para la multiplicación decimal y algorítmica de resta repetida para la división decimal, hay otras organizaciones para los multiplicadores y divisores decimales. Se presentaran ahora las organizaciones de tres multiplicadores decimales y de un divisor decimal.

·         Aritmética de puntos flotantes:  El punto decimal no se halla en una posición fija dentro de la secuencia de bits, sino que su posición se indica como una potencia de la base:

En todo número en punto se flotante distinguen tres componentes:

·         Signo: indica el signo del número (0= positivo, 1=negativo)

·         Mantisa: contiene la magnitud del número (en binario puro)

·         Exponente: contiene el valor de la potencia de la base (sesgado)

·         La base queda implícita y es común a todos los números, la más usada es 2.

Ruta de datos y control

Los caminos de datos son sistemas digitales utilizados con frecuencia para la manipulación de datos y la realización de cálculos numéricos complejos.

Por regla general, los caminos de datos funcionan de la siguiente manera: 

·         Los valores de variables y constantes se almacenan en registros o memorias tras el flanco de la señal de reloj.

·         Estos valores son modificados durante el periodo entre dos flancos de reloj por medio de lógica combi nacional.

·          Los resultados de estas operaciones se vuelven a almacenar en los registros o memorias tras el siguiente flanco de reloj.

• Pasos de ejecución de inducción:
• ·         Selección de la operación.
• ·         Selección de operando.
• ·         Señal de carga del resultado.

• Síntesis de unidad de control: es dirigir la secuencia de pasos de modo que la computadora lleve a cabo un ciclo completo de ejecución de una instrucción, y hacer esto con todas las instrucciones de que conste el programa.

Coordina las actividades de la computadora y determina que operaciones se deben realizar y en qué orden; así mismo controla todo el proceso de la computadora.

• Ruta de datos en cáusales:
• El Rendimiento: consiste en el conjunto de los mecanismos utilizados para configurar, operar, administrar y dar cuenta de los recursos en la red que distribuyen el rendimiento para los usuarios, aplicaciones y dispositivos. Esto incluye la capacidad de planificación e ingeniería de tráfico, así como una variedad de mecanismos de servicio. El rendimiento puede ser aplicado en cualquiera de las capas de protocolo, y con frecuencia se aplica a través de múltiples capas. Por lo tanto, puede haber mecanismos orientados hacia la capa de red, físicas o de enlace de datos capas, así como la capa de transporte y por encima. El rendimiento describe cómo los recursos de la red se destinarán a los flujos de tráfico de usuarios y la gestión. Esto consiste en dar prioridad, programación, y acondicionado flujos de tráfico dentro de la red, ya sea de extremo a extremo entre la fuente y el destino para cada flujo, o entre dispositivos de red en una base per -hop.

Diseño de sistema de memoria

Lo habitual es que la memoria requerida no coincida con ningún chip de memoria disponible:

·         Longitud de palabra múltiplo de la del chip

·         Nº de palabras direccionadles mayor que las del chip.

• Concepto de memorias principal: es almacenar datos e instrucciones de programa de forma temporal. Es estación obligada en todas las operaciones de entrada y salida y, por supuesto, de los resultados parciales o finales del proceso.
• Organización de memoria cache: es una memoria pequeña y rápida que se interpone entre la CPU y la memoria principal para que el conjunto opere a mayor velocidad. Para ello es necesario mantener en la caché aquellas zonas de la memoria principal con mayor probabilidad de ser referencia das. Esto es posible gracias a la propiedad de localidad de referencia de los programas.

• Concepto de memoria masiva: Son los dispositivos que se emplean para almacenar los programas y los datos de manera indefinida. La información que se encuentra en ellos tiene que cargarse en la memoria principal para que el procesador pueda ejecutarla.

Entrada salida interfaces:

Las interfaces establecen la comunicación entre la unidad central y el proceso, filtrando, adaptando y codificando de forma comprensible para dicha unidad las señales procedentes de los elementos de entrada, y decodificando y amplificando las señales generadas durante la ejecución del programa antes de enviarlas a los elementos de salida.

• Dispositivo de entrada y salida: Estos dispositivos permiten al usuario del computador introducir datos, comando y programas en el CPU. El dispositivo de entrada más común es un teclado similar al de las máquinas de escribir.
• Teclado: El teclado es un dispositivo eficaz para introducir datos no gráficos como rótulos de imágenes asociados con un despliegue de gráficas. Los teclados también pueden ofrecerse con características que facilitan la entrada de coordenadas de la pantalla, selecciones de menús o funciones de gráficas.

• Ratón ó Mouse: Es un dispositivo electrónico que nos permite dar instrucciones a nuestra computadora a través de un cursor que aparece en la pantalla y haciendo clic para que se lleve a cabo una acción determinada; a medida que el Mouse rueda sobre el escritorio, el cursor (Puntero) en la pantalla hace lo mismo.

• Micrófono: Los micrófonos son los transductores encargados de transformar energía acústica en energía eléctrica, permitiendo, por lo tanto el registro, almacenamiento, transmisión y procesamiento electrónico de las señales de audio. 
• Scanner: Es una unidad de ingreso de información. Permite la introducción de imágenes gráficas al computador mediante un sistema de matrices de puntos, como resultado de un barrido óptico del documento.

• Los Dispositivos de Salida:

Estos dispositivos permiten al usuario ver los resultados de los cálculos o de las manipulaciones de datos de la computadora. El dispositivo de salida más común es la unidad de visualización (VDU, acrimonia de Video Display Unit), que consiste en un monitor que presenta los caracteres y gráficos en una pantalla similar a la del televisor.

• Pantalla o Monitor: Es en donde se ve la información suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos católicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD).

• Impresora: es el periférico que el ordenador utiliza para presentar información impresa en papel. Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores, siendo el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores.

• Altavoces: Dispositivos por los cuales se emiten sonidos procedentes de la tarjeta de sonido. Actualmente existen bastantes ejemplares que cubren la oferta más común que existe en el mercado.

• Programación de entrada y salida: La entrada de datos consiste en colocar en la memoria principal datos provenientes desde algún dispositivo de entrada (teclado, disco, etc.) para que la computadora, de acuerdo a un programa, realice una tarea.

La salida de datos consiste en enviar datos ( que, generalmente, son el resultado de un procesamiento) desde la memoria principal hacia un dispositivo de salida ( pantalla, impresora, disco, etc.).

• Buses ligas interfaz: es un camino de comunicación compartido entre dos o más dispositivos Cualquier señal transmitida estará disponible para todos los demás dispositivos Sólo un dispositivo puede transmitir en un momento dado Si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo, sus señales se solaparán y, probablemente, se distorsionarán Los dispositivos deben obtener el control del bus antes de poder utilizarlo para transferir información

Conjunto de módulos electrónicos que permiten el control de un periférico adaptando las diferentes velocidades y modos de funcionamiento del microprocesador y los periféricos