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ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO

Unidade de aritmética simplificada em

complemento a dois

Danilo Barbosa de Araújo

Luciano Roberto da Silva Leal

Recife, Junho de 2011



SumárioSumário..........................................................................................................2

Descrição do Problema...................................................................................1

Decisões de projeto........................................................................................2

Lista de Componentes....................................................................................6

Dificuldades encontradas...............................................................................8

Conclusões.....................................................................................................8

Bibliografia.....................................................................................................8



Descrição do Problema

O problema proposto consiste em elaborar, projetar e simular uma ULA (unidadede aritmética) simplificada em complemento a dois. Uma parte importante de um

processador digital é sua unidade de lógica e aritmética (ULA). Como diz o nome daunidade, a ULA é responsável por realizar as operações de lógica (como AND, OR,XOR, etc) e operações aritméticas (como soma, subtração, multiplicação, etc).

A unidade de aritmética simplificada (UAS) realizará as operações matemáticasde soma, subtração, soma com “vem um”, complemento e incremento. A descrição emalto nível da unidade está mostrada na Figura 1.

A entrada F determinará qual operação a UAS realizará sobre os operandos deentrada x, y e cin conforme mostrado na Figura 1. Os operando x e y são operandosnotados em complemento a dois. O diagrama em blocos da UAS está mostrado naFigura 2. Este consiste de um somador, dois blocos de complementação (que podem ser implementados conforme mostrado na Figura 3) e uma rede combinacional de doisníveis a ser projetada para gerar corretamente os sinais KX, KY, KMX e CO a partir daentrada F, a qual determina qual operação deve ser executada pela UAS. De modo queos sinais KX, KY, KMX e CO comandam os blocos funcionais do sistema.

1



Decisões de projeto

Classificação dos Kx, Ky, Kmx:

O Kx e o Ky são usados para fazer o complemento 1 das entras X e Y de 4 bits.O Kmy é usado quando não queremos o Y para o calculo tornando tudo zero no mux.

2



Mapa k de 3 variáveis

Kx = F2F1

Ky = F1F0

Kmx = Fo'

Visão dos Kx, Ky e Kmx

3

- 0 0 0

- 0 - 1

- 0 1 0

- 0 - 0

- 0 0 1

- 0 - 1

F 2 F 1 F 0 K x K y K m x

0 0 0 0 - - -

1 0 0 1 0 0 0

2 0 1 0 0 0 1

3 0 1 1 0 1 0

4 1 0 0 - - -

5 1 0 1 0 0 0

6 1 1 0 1 0 17 1 1 1 - - -



Calculo do Overflow

Segundo a tabela abaixo:

overflow mapa k

overflow = Y3X3Z3' + Y3'X3'Z3

Para as instruções -x e y-x o complemento de 2 é feito antes da entradado somador, ou seja é adicionado um ao complemento de um a fim de se obter o

resultado correto na saída: Usamos algumas adaptações para a entrada Cin.

4

Z3 X3 Y30 0 0 0 0

1 0 0 1 0

2 0 1 0 0

3 0 1 1 1

4 1 0 0 1

5 1 0 1 0

6 1 1 0 0

7 1 1 1 0

Saida overflow

0 0 1 01 0 0 0



Sistema Complementar utilizando 4 bits

x xr x

-8 8 1000

-7 9 1001

-6 10 1010

-5 11 1011

-4 12 1100

-3 13 1101

-2 14 1110

-1 15 1111

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 0110

7 7 0111

5



Implementação final no circuit maker

Lista de Componentes

São necessários os seguintes componentes: 6 leds, 6 resistores de 390Ω, 2 CI74ls08, 1CI 74ls04, 1 74ls283, 2 CI 74ls32, 2 CI 74ls86n e 1 CI 74ls157 e fios

coloridos.

Ligações dos Ci's para a prática:

6



74LS86N

74LS157

74LS04B

74LS08P

7



74LS283

74LS32

Dificuldades encontradas

Pouco conhecimento do software Circuit Maker. Dificuldade para oentendimento do Kmx e fazer o complemento de 2 antes da entrada do somador.

Conclusões

Esse trabalho foi de extrema importância, pois permitiu que os conceitos, técnicas etecnologias vistas em sala de aula. Pois efetuamos a implementação de uma ULA simplificada everificamos que o seu funcionamento deste dispositivo é bastante peculiar já que qualquer operação, no entanto gera complexidade; o problema é que quanto mais complexa a operação,mais cara é a ULA, mais espaço utiliza, por exemplo, no processador e mais dissipa energia.

Bibliografia

http://www.futurlec.com/74LS/74LS283.shtml


http://www.futurlec.com/74LS/74LS08.shtm


8









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