Explorando la Unidad Aritmético Lógica (ALU) y Registros en Microprocesadores

Unidad Aritmético Lógica (ALU)

Es la parte operativa del microprocesador, compuesta por un circuito combinacional complejo que se encarga de realizar las operaciones aritméticas empleando los operadores del álgebra de Boole, desplazamientos, etc. Estas operaciones son ordenadas por las instrucciones. Las posibilidades de la ALU quedan limitadas al número de instrucciones que posee el microprocesador. ¿De dónde se adquieren los datos para realizar las operaciones y dónde se guardan los resultados?

Tipos de ALU según Direcciones

• ALU de 0 direcciones: Los datos de entrada provienen de la pila, y el resultado se guarda también en la pila.
• ALU de 1 dirección: Un dato proviene del registro acumulador y el otro de un registro interno. El resultado se devuelve en el acumulador, sobrescribiendo el valor que tenía antes.
• ALU de 2 direcciones: Los datos de entrada provienen de dos registros internos, y el resultado se devuelve en uno de los registros internos, sobrescribiendo el valor que tenía antes.
• ALU de 3 direcciones: Los dos datos de entrada provienen de dos registros internos, y el resultado se devuelve en otro registro interno sin perder el valor que tenían.

Junto con la ALU, en la Unidad de Procesamiento (UP) intervienen:

• Registro acumulador: Es un registro de almacenamiento temporal.
• Registro de estado: Informa sobre el resultado que se obtuvo al ejecutar la última instrucción.

Acumuladores y Registros

Es una pequeña memoria interna del microprocesador, donde se almacenan temporalmente los resultados intermedios de las operaciones. Los registros están formados por biestables colocados de tal forma que puedan almacenar la información en un momento determinado. Además, los registros disponen de una pequeña lógica adicional que determina las funciones que el registro puede afectar sobre los datos.

Registro Acumulador

Se encuentra en la CPU. Las operaciones siempre se realizan a través del acumulador, apareciendo también el resultado en el acumulador.

Registro de Estado

Son biestables denominados banderas o flags que cambian de estado como consecuencia del resultado de la última operación efectuada sobre el registro acumulador.

OF, TF, SF, ZF, PF, CF, DF, IF, AF, DF.

Estos bits son consultados en las instrucciones de bifurcación condicional para alterar la secuencia del programa en función de su valor.

Unidad de Control

Es la parte más importante del microprocesador y es la encargada de gobernar el funcionamiento global del mismo. Recibe la información, la transforma e interpreta, enviando órdenes precisas a los elementos que las requieren para un procesamiento correcto de los datos. En esta unidad se encuentra un registro que indica en qué posición de la memoria se encuentra la próxima instrucción a ejecutar. Este registro es denominado Contador de Programa (CP).