Princípios Básicos de Funcionamento
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Todo computador é formado por:
◦ Unidade de Central de Processamento (CPU)
◦ Periféricos de Entrada e Saída
◦ Memórias
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A CPU contém:
◦ Elementos de Armazenamento (Registradores)
◦ Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
◦ Circuitos de Controle e Temporização.
Nosso objeto de estudo será a
UNIDADE LÓGICA E
ARITMÉTICA
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Podemos considerá-la como uma “grande
calculadora eletrônica” do tipo desenvolvido
durante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia
já estava disponível quando os primeiros
computadores modernos foram construídos.
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É a parte do computador onde são feitas as
operações aritméticas e lógicas com os
dados
◦ O tipo de operação a ser executado é
determinado por sinais vindos da unidade de
controle.
◦ Os dados a serem operados são lidos dos
dispositivos de entrada para a memória e após
obtidos os resultados enviados novamente para a
memória e daí para os dispositivos de saída de
dados.
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A tecnologia utilizada foi inicialmente relés,
herança da telefonia, e posteriormente
válvulas, herança da radiofonia. Com o
aparecimento dos transistores, e depois dos
circuitos integrados, os circuitos da ULA
passaram a ser implementados com a
tecnologia de semi-condutores.
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A ULA pode realizar diversas operações, entre
elas:
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Adição
Subtração
Operações lógicas (E, OU, XOR, Inversão)
Deslocamento (à esquerda e à direita)
Comparação
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Além de executar funções aritméticas, uma
ULA deve ser capaz de determinar se uma
quantidade é menor ou maior que outra e
quando as quantidades são iguais. A ULA
pode executar funções lógicas com letras e
com números.
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As ULA’s mais modernas realizam também as
operações de multiplicação e divisão.
As operações são realizadas pela leitura de
dois registradores fontes do banco de
registradores, e com a escrita do resultado no
registrador de destino.
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Podemos concluir então, que a ULA:
◦ Executa operações aritméticas comuns
◦ Toma decisões lógicas, resolvendo sintaxes lógicas
em uma programação.
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Uma ULA pode ser construída como uma
cascata de vários estágios idênticos.
Não existem regras de como projetar cada
estágio da ULA.
Em geral, a aplicação determina o circuito de
cada estágio da ULA.
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Na próxima figura é mostrado o diagrama
em blocos da ULA, onde:
◦ /RACARGA – Habilita a transferência do conteúdo
do barramento de dados para o Acumulador,
quando houver uma transição positiva do
/CLOCK.
◦ /RBCARGA - Habilita a transferência do conteúdo
do barramento de dados para o Registrador
Temporário, quando houver uma
transiçãopositiva do /CLOCK.
◦ MODOULA – Define o modo
(aritmético = 1 ou lógico = 0) de
operação de UL.
◦ S0, S1, S2, S3 – define a operação
as ser realizada.
◦ /FLAG – Armazena o estado dos
Flags no Registrador de Flags.
◦ /UM – Define o estado fo carry de
entrada.
◦ /ULALER – Habilita a transferência
do resultado para barramento de
dados.
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Existem diversos circuitos integrados
disponíveis comercialmente que são
classificados e vendidos como ULA, apesar de
não apresentarem a capacidade lógica e
aritmética de uma ULA.
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Esses circuitos são capazes de realizar várias
operações lógicas e aritméticas diferentes com
dados binários de entrada.
A operação específica é determinada pelo código
binário específico que é aplicado nas entradas dos
bits seletores de função.
Cada circuito possui um conjunto específico de
funções que pode executar, diferente das demais
ULA’s.