ULA- Unidade Lógica Aritmética. Prof. Rômulo ..., Notas de estudo de Lógica

Baixe ULA- Unidade Lógica Aritmética. Prof. Rômulo ... e outras Notas de estudo em PDF para Lógica, somente na Docsity!

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

ULA- Unidade Lógica Aritmética.

Prof. Rômulo Calado Pantaleão Camara

Carga Horária: 60h

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Sumário

 Unidade Lógica Aritmetrica

– Registradores

– Unidade Lógica

– Operações da ULA

– Unidade de Ponto Flutuante

– Representação de números inteiros

– Representação de números ponto flutuante

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Ciclo de Busca das Instruções

 O processador executa uma instrução em uma série de

etapas:

– 1. Busca a próxima instrução que está localizada na memória

para o registrador de instrução;

– 2. Atualiza o apontador de instruções (PC) para que ele

aponte para a próxima instrução a ser executada.

– 3. Determina o tipo de instrução;

– 4. Se a instrução faz uso de dados (operandos), determina

onde estão localizados;

– 5. Busca os operandos, se houver, para os registradores do

processador;

– 6. Executa a instrução;

– 7. Armazena os resultados nos locais apropriados;

– 8. Volta ao passo 1 para executar a próxima instrução.

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Unidade Lógica e Aritmética

A unidade lógica e aritmética pode realizar diversas

operações, entre elas:

Adição

Subtração

Operações lógicas (E, OU, XOR, INVERSÃO)

Deslocamento (à esquerda e à direita)

Comparação

As unidades aritméticas e lógicas 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.

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Design da ULA

Ula 2-bits

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Design da ULA

Ula 4-bits

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA

 Accumulator:

– Geralmente esta arquitetura é utilizada em

calculadoras de mão.

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA

 Register-to-Register:

– Uma das mais comuns arquiteturas register-to-register

é chamada de máquina de três operadores. (three

register operand machine);

 Desvantagens

– ISA precisa ser expandida para incluir instruções de

“source” e de destino.

– Requer um longo tamanho de instrução;

– Requer esforço adicional para informar o registrador

que será feito a escrita do resultado; (Write-back)

– O passo write-back pode gerar problemas na

sincronização no processo de pipeline.

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA

 Register Stack:

– Combinação entre a Accumulator e a Register-to-

Register;

 Funcionamento:

– ALU lê o operando do topo da pilha e o resultado é

inserido no topo da pilha;

 Desvantagens

– Operações matemáticas complicadas requer

decomposição dentro da expressão (Reverse-Polish

form;

– Dificulta a programação caso o compilador não auxilie;

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA: Register Stack

 Desvantagens

– Hardware precisa ser criado para implementar o PUSH

e POP;

– Hardware precisa ser criados para a detecção e o

tratamento de erros de pilha. ( pushing quando a pilha

estiver cheia, ou popping quando a pilha estiver vazia )

 Vantagens

– Muito compiladores dão suporte e fazem o reverse-

polish facilmente utilizando árvores binárias;

– ISA muito simples;

 Essa máquina é chamada de “0-operand” ou máquina de

endereço zero, porque não precisa especificar o local

da instrução.

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA

 Register-and-Memory

– Um operando vem do registrador e o outro vem da

memória externa;

 Desvantagens:

– ISA complicada por causa da busca na memória. Deverá

trazer toda a palavra localizada no endereço de

memória.

 Não é utilizado diretamente: é integrada com outro

esquema register-to-register;

 Utilizados com ISA CISC;

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tipos de Design da ULA

 Register-and-Memory

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Algumas operações da ULA

 NOT – Inversão

 AND – E lógico

 OR – OU lógico

 XOR – OU exclusivo

 Shift

 =, <, >, etc

Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF

Tabela Verdade

A B AND OR NOT A XOR