¿Qué es una ALU?
Una unidad aritmética lógica (ALU) es un circuito digital utilizado para realizar operaciones aritméticas y lógicas. Representa el bloque de construcción fundamental de la unidad central de procesamiento (CPU) de un ordenador. Las CPUs modernas contienen ALUs muy potentes y complejas. Además de las ALUs, las CPUs modernas contienen una unidad de control (CU).
La mayoría de las operaciones de una CPU son realizadas por una o más ALUs, que cargan datos desde registros de entrada. Un registro es una pequeña cantidad de almacenamiento disponible como parte de una CPU. La unidad de control le dice a la ALU qué operación debe realizar con esos datos y la ALU almacena el resultado en un registro de salida. La unidad de control mueve los datos entre estos registros, la ALU y la memoria.
Cómo funciona una ALU
Una ALU realiza operaciones aritméticas y lógicas básicas. Ejemplos de operaciones aritméticas son la suma, la resta, la multiplicación y la división. Ejemplos de operaciones lógicas son las comparaciones de valores como NOT, AND y OR.
Toda la información de un ordenador se almacena y manipula en forma de números binarios, es decir, 0 y 1. Los interruptores de transistor se utilizan para manipular números binarios ya que sólo hay dos estados posibles de un interruptor: abierto o cerrado. Un transistor abierto, por el que no pasa corriente, representa un 0. Un transistor cerrado, por el que pasa corriente, representa un 1.
Se pueden realizar operaciones conectando varios transistores. Un transistor se puede utilizar para controlar un segundo - en efecto, encender o apagar el interruptor del transistor dependiendo del estado del segundo transistor. Esto se denomina puerta porque la disposición puede utilizarse para permitir o detener una corriente.
El tipo de operación más simple es una puerta NOT. Esta utiliza un solo transistor. Utiliza una sola entrada y produce una sola salida, que es siempre la opuesta a la entrada. Esta figura muestra la lógica de la puerta NOT.
Cómo una puerta NOT procesa datos binarios
Otras puertas constan de múltiples transistores y utilizan dos entradas. La puerta OR da como resultado un 1 si la primera o la segunda entrada es un 1. La puerta OR sólo da como resultado un 0 si ambas entradas son 0. Esta figura muestra la lógica de la puerta OR.
Cómo una puerta OR procesa datos binarios
La puerta AND da como resultado un 1 sólo si tanto la primera como la segunda entrada son 1s. Esta figura muestra la lógica de la puerta AND.
Cómo una puerta AND procesa datos binarios
La puerta XOR, también llamada puerta X-OR, da como resultado un 0 si ambas entradas son 0 o si ambas son 1. De lo contrario, el resultado es un 1. En caso contrario, el resultado es un 1. Esta figura muestra la lógica de la puerta XOR.
Cómo una puerta XOR procesa datos binarios.
Las distintas puertas suenan un poco abstractas, pero recuerda que un ordenador sólo procesa datos binarios. Cuando sigues la lógica binaria de estas operaciones, estás empezando a pensar como un ordenador.