🎯 Objetivo
Explicar en detalle la función, estructura y componentes de la Unidad de Ejecución (UE) dentro del procesador, incluyendo la representación de datos, los sistemas de numeración, la ALU, los registros y técnicas de optimización del cálculo.
1. Función de Procesamiento
- ALU: Operaciones matemáticas y lógicas.
- FPU: Cálculos con números reales.
- Registros: Almacenamiento temporal.
- Circuitería: Flujo de datos y sincronización.
2. Representación de Datos
Todos los datos se representan como patrones binarios. Tipos:
- Enteros (con/sin signo)
- Punto flotante
- Alfanuméricos
- Fechas y estructuras
3. Representación de Enteros
- Signo–Magnitud: MSB como signo. Dos ceros.
- Complemento a 1: Inversión de bits. Dos ceros.
- Complemento a 2: Inversión + 1. Un solo cero.
- Exceso a M: Útil para exponentes. Ejemplo: M = 8 → 0000 = –8.
4. Otros Sistemas
- BCD: Cada dígito decimal con 4 bits.
- Código Gray: Un bit de diferencia entre valores sucesivos.
5. Punto Flotante
IEEE 754 — Notación científica:
- Mantisa × Base^Exponente
- Simple (32 bits) y doble precisión (64 bits)
- Exponente en exceso a M
6. Unidad Aritmético–Lógica (ALU)
Ejecuta operaciones fundamentales: suma, resta, AND, OR, XOR, desplazamientos.
Sumador Completo
- Si = Xi ⊕ Yi ⊕ Ci
- Ci+1 = (Xi ∧ Yi) ∨ (Xi ∧ Ci) ∨ (Yi ∧ Ci)
Problema: retardo de acarreo → solución: CLA (Generador y propagador de acarreo).
Flags: Carry, Zero, Sign.
8. Unidad Lógica
- Operaciones: AND, OR, XOR, NOT
- Desplazamientos y rotaciones
- Uso de MUX para seleccionar operación
9. Integración de la ALU
Entradas: X, Y + señales de control → salida: resultado + flags.
Permite multiplicación/división mediante sumas y desplazamientos.
10. Registros de Propósito General (GPR)
- Basados en flip-flops
- Operan como desplazadores o rotadores
- Tipos: corrimiento lógico, aritmético, rotación, rotación con acarreo
🧭 Conclusión
La UE es el núcleo del procesamiento. Su diseño impacta directamente el rendimiento, consumo y escalabilidad del sistema. Comprender sus componentes permite optimizar arquitecturas modernas.