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Estructura y Tecnología de Computadores
Tema 4: Operadores Tema 4: Operadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Operador: Dispositivo electrónico que trata o manipula la información Camino de datos Repertorio de instrucciones ALU: conjunto de operadores
ALU
Registro de estado
Resultado
Selección del operador
Operando 1º Operando 2º
Tipos de Operador: Por aplicación: Generales Especializados Por Combinacionales Secuenciales Modo de operación: Serie Paralelo Por numero operandos Monádicos Diádicos OPERADOR
S
4.1.Introducción
* El ejemplo se corresponde con el 3.3 del libro.
•S=1 si A=B S=0 si A<>B
•Operador general: realizar más de una operación
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4.2. Operadores Lógicos
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XOR C = A + B
OR C = A + B
AND C = A * B
NOT C = A
Función Puerta Operación lógica 0 1 2 3
A XOR B
0 1 A OR B
Not A
0 0 A AND B
C1 C0 Salida
Salida
Control
El ejemplo se corresponde con el 3.4 del libro
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4.3. Operadores Aritméticos
Tema 4: OperadoresTema 4: Operadores
Sumador serie: A partir del binario completo Usar tantas veces como bits
Sumador binario completo
Ai
Bi
Si
Ci
Ci-
Ai-1 …. A 0
Bi-1 …. B 0
Si-1 …. S 0
FF-D
D
Q
CLK
Se dispone de un sumador binario serie donde la longitud de los sumando es de 8 bits. El sumador binario completo tiene un retardo de 16 ns la carga del F-F D junto al almacenamiento de S suponen 14ns más. Calcular el tiempo necesario para tener un resultado válido.
8 ( 16 + 14) = 240ns
Sumador binario serie
Ai
Bi
Si
Ci
Ci-
n
n
n
El ejemplo se corresponde con el 3.10 del libro
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4.3. Operadores Aritméticos
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Sumador paralelo acarreo serie: A partir del binario completo Añadir uno por cada bit
Se dispone de un sumador binario de 8 bits serie de 10ns de retardo y la circuitería auxiliar (FF-D, etc) consume otros 10ns. Se dispone de uno paralelo, también, con 8 sumadores concatenados de 30ns de retardo cada uno. ¿Cuál es el sumador más rápido? Serie = 8 ( 10 + 10) = 160ns Paralelo = 8 x 30 = 240ns
Cin
Sumador paralelo serie
Ai
Bi
Si
Cout
n
n
n
Sumador binario completo
An-1 Bn-
Ci (^) Ci-
Sumador binario completo
An-1 Bn-
Ci Ci-
Sumador binario completo
An-1 (^) Bn-
Ci Ci-
Cn-1 Cn-2^ C^0 C-
An Bn (^) A 1 B 1 A^0 B^0
Si Si^ Si Sn-1 (^) S (^1) S 0
El ejemplo se corresponde con el 3.12 del libro
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4.3. Operadores Aritméticos
Tema 4: OperadoresTema 4: Operadores^ Complemento a 1
Sumador-restador binario paralelo (Con signo) A partir del sumador paralelo x-y = x + (-y):
Complemento a 1 7 0111 0111
- 3 -0011 + 1100 4 0100 10011 + 1 0100 Complemento a 2 Signo-Magnitud
Sumador paralelo
Ai
Bi
Si
Cn-
n n
n C-
S/R
Cn- DE
Desbordamiento •Solución fuera del rango N bits [-2n-1-1, 2n-1-1]n=4 [-7,7] •DE=an-1bn-1cn-2 +an-1bn-1cn- •DE = cn-2 ⊕ cn-
Suma +
111 (+7) 0111 (+3) 0011+ 01010
Suma -
000 (-7) 1000 (-3) 1100+ 10100
•Solo se produce desbordamiento en la suma de valores de igual signo. Esto
sucede cuando cn-1 y cn-2 son diferentes
•Realizar en pizarra ejemplo 3.18 del libro
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Sumador-restador binario paralelo (Con signo) A partir del sumador paralelo x-y = x + (-y): Complemento a 1 Complemento a 2
Signo-Magnitud
4.3. Operadores Aritméticos
Sumador paralelo
Ai
Bi
Si
Cout
n n
n Cin
S/R
Desbordamiento •Solución fuera del rango N bits [-2n-1, 2n-1-1]n=4 [-8,7] •DE=an-1bn-1cn-2 +an-1bn-1cn- •DE = cn-2 ⊕ cn-
Suma +
111 (+7) 0111 (+3) 0011+ 01010
Suma -
001 (-7) 1001 (-3) 1101+ 10110
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Diseñar un operador de desplazamiento lógico a derecha e izquierda de 1bit para un operando de 4 bits.
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4.4. Operadores de desplazamiento
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Desplazamiento lógico (sin signo)
a 3 a 2 a 1 a 0
0 a 3 a 2 a 1
1 a 2 a 1 a 0 0
0 0 a 3 a 2 a 1
S s3 s2 s1 s
S3 s2 s1 s
a 3 a 2 a 1 a 0
a 2 a 1 a 0 0
S3 s2 s1 s
D
I
s3 = s0 +sa 2 s2 = sa 3 +sa 1 s1 = sa 2 +sa 0 s0 = sa 1 +s
Es producto y suma para operandos en formato binario sin signo
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4.4. Operadores de desplazamiento
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Desplazamiento aritmético (Binario con signo)
DESPLAZAMIENTO ARITMETICO DERECHO SIGNO^ a^ n -1 a^0
DESPLAZAMIENTO ARITMETICO IZQUIERDO SIGNO^ a^ n -1 a^0
DIVISION POR 2n^ MULTIPLICACION POR 2n
Indicar el resultado que produce un operador de desplazamiento aritmético para multiplicar por 4 el contenido de un registro (C a 1).
S a 6 a 5 a 4 a 3 a 2 a 1 a 0
S a 4 a 3 a 2 a 1 a 0 1 1 S s6 s5 s4 s3 s2 s1 s
•Es producto y suma para operandos en formato binario con signo
•En valores negativos en Ca1 y Ca, el valor “sin significado” es 1 y no 0. Es el
valor que hay que introducir por la derecha o por la izquierda.
•En valores positivos se sigue introduciendo 0
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4.4. Operadores de desplazamiento
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Desplazamiento concatenados
0
a )
c )
C
S
ACARREO
SIGNO
b ) (^0)
0
a )
c )
C
S
ACARREO
SIGNO
b ) (^0)
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4.5. Operadores de MS, ALU
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1 1 NO USADA
COMPARACIÓN (A + B) (CMP,BEQ)
1 0
0 1 B (MOV)
0 0 A +B (ADD)
ALU 1 ALU 0 OPERACION
SUMA-
(^16 )
XOR-
(^16 )
A B
ALU1^0 1 2 ALU
16 16
16
16 …
S15-S
16
FZ
Carga
Carga Carga
Memoria
