Unidad Aritmético Lógica

En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.

Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el sonido de la alarma, etc.

Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) pueden tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.

  Muchos otros circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmético lógica: unidades de procesamiento gráficoGPU NVIDIA y AMD, FPU como el viejo coprocesador80387, y procesadores digitales de señales como los que se encuentran en tarjetas de sonido Sound Blaster, lectoras de CD y los televisores de alta definición. Todos éstos tienen en su interior varias ALU potentes y complejas.

Cada bit de la ALU se procesa de manera idéntica, con la excepción del direccionamiento del bit del acarreo. El manejo de este bit es explicado más adelante.

Las entradas A y B van hacia las cuatro puertas de la izquierda, de arriba a abajo, XOR, AND, OR, y XOR. Las tres primeras puertas realizan las operaciones XOR, AND, y OR sobre los datos A y B. La última puerta XOR es la puerta inicial de un sumador completo.

El paso final de las operaciones sobre cada bit es la multiplexación de los datos. La entrada OP de 3 bits, OP[0], OP[1] y OP[2] (desde la unidad de control) determina cual de las funciones se van a realizar:

OP = 000 → XOR

OP = 001 → AND

OP = 010 → OR

OP = 011 → Adición

Claramente se ve que las otras cuatro entradas del multiplexor están libres para otras operaciones (sustracción, multiplicación, división, NOT A, NOT B, etc). Aunque OP[2] actualmente no es usada en este montaje (a pesar de estar incluida y conectada), ésta sería usada en el momento de realizar otras operaciones además de las 4 operaciones listadas arriba.

Los datos de acarreo de entrada y acarreo de salida, llamados flags (banderas), son típicamente conectados a algún tipo de registro de estado.

La mayoría de las ALU pueden realizar las siguientes operaciones:

Operaciones aritméticas de números enteros (adición, sustracción, y a veces multiplicación y división, aunque ésto es más complejo) 

Operaciones lógicas de bits (AND, NOT, OR, XOR, XNOR) 

Operaciones de desplazamiento de bits (Desplazan o rotan una palabra en un número específico de bits hacia la izquierda o la derecha, con o sin extensión de signo). Los desplazamientos pueden ser interpretados como multiplicaciones o divisiones por 2.