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Clase 5 - Combinaci ́on y control de operaciones

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Pontificia Universidad Cat´olica de Chile Escuela de Ingenier´ ıa Departamento de Ciencia de la Computaci´on IIC2343 Arquitectura de Computadores Segundo Semestre 2010 Clase 5: Combinaci´on y control de operaciones c circlecopyrt Alejandro Echeverr´ ıa 1. Motivaci´on Parte de la versatilidad de los computadores est´ a en la capacidad de realizar distintos tipos de operaciones. Para esto, sin embargo, se requieren circuitos que permitan controlar que operaci´on se desea realizar. A continuaci´ on se presentan los principales circuitos de control, se˜nalando como la combinaci´ on estos nos permite construir una unidad de c´ alculo b´asica para un computador. 2. Combinaci´on de circuitos de operaci´on Los circuitos del sumador y restador de 4 bits vistos previamente representan dos ejemplos de m´ aquinas de c´ alculo que pueden dise˜narse para realizar operaciones dentro de un computador. Para permitir combinar estas distintas m´ aquinas se requieren mecanismos especiales de control, y tambi´ en abstracciones que permitan dise˜nar de manera m´ as sencilla estas combinaciones. 2.1. Abstracci´on de componentes Como se vio anteriormente, la base del dise˜no de componetes basados en compuertas binarias est´ a en la modularizaci´on y abstracci´on. Para el sumador de 4 bits, por ejemplo, primero dise˜namos el circuito del Half-Adder a nivel de compuertas, luego el Full-Adder como una combinaci´ on de Half-Adders y finalmente el sumador de 4 bits como un conjunto de Full-Adders . De esta manera pudimos ir aumentando el nivel de abstracci´on, lo que nos permite trabajar con m´ odulos de m´ as alto nivel que las compuertas b´asicas (por ejemplo el sumador de 4 bits) bast´ andonos saber que entradas y salidas tiene y que operaci´on est´ a realizando. Otro elemento que permite abstraer el dise˜no de estos componentes es el concepto de bus . Un bus se puede definir como un conjunto de cables o l´ ıneas de corriente que agrupados representan un valor o unidad. Por ejemplo en el caso de los circuitos de sumador y restador antes vistos, podemos agrupar los 4 bits del operando A, los 4 bits del operando B y los bits del resultado S en tres buses de 4bits. Como se observan e las figuras 1 y 2. 1
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uni0041 uni0043uni0069uni006E uni0043uni006Funi0075uni0074 uni0053 uni0034uni002Duni0062uni0069uni0074uni0041uni0064uni0064uni0065uni0072 uni0042 uni0034 uni0034 uni0034 Figura 1: Sumador de 4 bits con notaci´ on de buses uni0041 uni0043uni006Funi0075uni0074 uni0053 uni0034uni002Duni0062uni0069uni0074uni0053uni0075uni0062uni0073uni0074uni0072uni0061uni0063uni0074uni006Funi0072 uni0042 uni0034 uni0034 uni0034 Figura 2: Restador de 4 bits con notaci´ on de buses El concepto de buses nos entrega una notaci´ on que simplifica el dise˜no de estos circuitos, y nos per- mite trabajar con un nivel de abstracci´on mayor, conceptualizando las operaciones directamente sobre los operandos completos (como A y B en los casos anteriores) en vez de operaciones unitarias sobre bits. Hay que se˜nalar, sin embargo, que tambi´ en podemos hablar de buses de 1 bit, en los casos que corresponda, de manera de generalizar toda se˜nal que interact´ue con circuitos como buses.
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