Esta parte del sistema es la responsable del procesamiento lógico en nuestro computador: aquí los datos se transforman, se combinan y se separan hasta alcanzar el resultado deseado.
Es el componente más complejo del diseño porque concentra muchas reglas de negocio y operaciones en un único espacio, por eso su correcta arquitectura y control son fundamentales para la fiabilidad del sistema.
La sección está formada por tres elementos principales. Registrador A o acumulador: almacena de forma persistente los resultados de las operaciones. Registrador B: funciona como memoria de trabajo y proporciona el valor que se procesará sobre el contenido de A. Unidad lógica y aritmética ULA: es donde realmente ocurre el procesamiento; recibe los valores de A y B, aplica la operación seleccionada y devuelve el resultado al registrador A.
Los registradores A y B ya han sido descritos en trabajos anteriores; su papel consiste en mantener valores estables entre ciclos de operación y ofrecer salidas limpias hacia la ULA o hacia el bus cuando corresponde.
La ULA puede ejecutar varias operaciones básicas y combinadas que permiten construir instrucciones más complejas. Entre las operaciones soportadas están adición, sustracción, AND lógico, OR lógico, XOR y negación lógica NOT.
La selección de la operación se controla mediante las señales ALU_0 y ALU_1. La combinación de estas señales determina el conjunto de operaciones disponible: ALU_0 igual cero y ALU_1 igual cero selecciona ADD o SUB; ALU_0 igual cero y ALU_1 igual uno selecciona OR; ALU_0 igual uno y ALU_1 igual cero selecciona AND; ALU_0 igual uno y ALU_1 igual uno selecciona XOR o NOT.
Cuando una combinación de control puede corresponder a más de una operación se utilizan entradas de desambiguación adicionales. Para elegir entre ADD y SUB existe la entrada N_SUB_ADD donde cero indica SUB y uno indica ADD. Para distinguir entre XOR y NOT existe la entrada N_XOR_NOT donde cero indica XOR y uno indica NOT.
Además la ULA dispone de una señal ALU_OUT que habilita la liberación del resultado hacia el bus del sistema y una salida Carry_out que se activa cuando una suma o resta produce un overflow o acarreo fuera del rango representable.
En la práctica, la ULA se diseña como una red de bloques aritméticos y lógicos interconectados con multiplexores de control que enrutan el resultado correcto hacia el acumulador y generan las banderas de estado necesarias para el control del procesador.
Cómo construir un computador desde cero usando Logisim - unidad lógico aritmética: al implementar esta ULA en Logisim conviene empezar por bloques unitarios simples como sumadores de un bit, puertas lógicas básicas y registros, y luego ensamblar unidades de n bits con señales de control ALU_0, ALU_1, N_SUB_ADD, N_XOR_NOT, ALU_OUT y banderas como Carry_out para probar operaciones aritméticas y lógicas completas.
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Resumen práctico: define bien las señales de control, implementa módulos unitarios probados, añade desambiguadores para operaciones múltiples y expón las banderas de estado necesarias. Con una ULA robusta y una correcta orquestación de registradores y bus lograrás que tu computador construido con Logisim sea funcional y ampliable.