Implementacion de un simulador ALU

Simulador ALU   |

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

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PROYECTO SEMESTRAL DE INVESTIGACIÓN INTITULADO:

IMPLEMENTACIÓN DE UN SIMULADOR ALU

ASIGNATURA:        SISTEMAS DIGITALES

DOCENTE:                PALOMINO OLIVERA, EMILIO

ESTUDIANTES:

ALVARADO PEREYRA, GEISER ALEXIS

BENAVIDES HUAMAN, CARLOS PAUL

CANAL MARTINEZ, CARLOS RAUL

FLOREZ VELASQUEZ, KEVIN LUDWING

HUAMANÍ PUERTAS, ISRAEL MIGUEL

*ROMERO PEÑA, FRED ADRIÁN

SALAZAR QUISPE, SERGIO ALEXANDER

TENAZOA TORRES, JEAN PIERRO

VEGA LEÓN, CARLOS STEVENS

VELASCO OCAMPO, NICOLAS

CUSCO – PERÚ

2021

Índice

Introducción        4

1.        Capítulo I - Aspectos Generales        5

1.1.        Formulación del problema        5

1.1.1.        Descripción del problema        5

1.1.2.        Identificación del problema        6

1.2.        Objetivos        6

1.2.1.        Objetivo general        6

1.2.2.        Objetivos específicos        6

1.3.        Limitaciones        7

1.4.        Delimitaciones        7

1.5.        Justificación        7

1.6.        Metodología        8

1.7.        Cronograma        9

2.        Capitulo II – Marco Teórico        11

2.1.        Antecedentes        11

2.1.1.        Antecedentes internacionales        11

2.1.2.        Antecedentes nacionales        12

2.2.        Sistemas Numéricos        13

2.2.1.        Sistema numérico binario        13

2.2.2.        Sistema numérico octal        13

2.2.3.        Sistema numérico hexadecimal        13

2.2.4.        BCD (Decimal codificado en Binario)        13

2.3.        Conversión de bases numéricas        13

2.3.1.        Conversión Binaria        13

2.3.2.        Conversión Octal        13

2.3.3.        Hexadecimal        13

2.4.        Operaciones Aritméticas        13

2.4.1.        Adición de números binarios        13

2.4.2.        Adición de números octales        13

2.4.3.        Sustracción de números Binarios        13

2.4.4.        Sustracción de números Hexadecimales        13

2.4.5.        Producto de números binarios        13

2.4.6.        Producto de números Octales        14

2.4.7.        Producto de números  Hexadecimales        14

2.4.8.        División de números binarios        14

2.4.9.        División de números octales        14

2.4.10.        División de números Hexadecimales        14

2.4.11.        Adición de números en BCD        14

2.4.12.        Sustracción de números en BCD        14

2.5.        Cronograma        14

Bibliografía        15

Introducción

En el campo de la electrónica digital, la aritmética digital o aritmética binaria se define como la unidad aritmética lógica, también conocida como ALU (arithmetic logic unit), que se basa en un circuito digital que calcula operaciones aritméticas como (adición, sustracción, multiplicación y división), y operaciones lógicas (true, or, and, false, not) entre uno o dos valores de los argumentos. En 1945 John P. Eckert y John W. Mauchly le dieron vida a este concepto, y más tarde John Neuman publicó un informe, explicando la necesidad de una ALU para el uso de una computadora. (Rosales, 2019).

Actualmente la universidad no cuenta con laboratorios implementados para poder entender como es el proceso de conversión de números decimales a las bases correspondientes, y la aplicación de las operaciones aritméticas lógicas correspondientes; otro inconveniente sería comprender cómo es que el procesador toma los datos y realiza la conversión hasta obtener el resultado. Siendo este uno de los objetivos del ALU.

Motivo por el cual, el presente proyecto abordaremos esta problemática buscando implementar un sistema ALU con módulos de conversión por cada base binario 2, octal 8, hexadecimal 16 y BCD. además, módulos que permitan realizar las operaciones aritméticas básica entre ellos. Con el fin de poder entender como es el tratamiento de estas variables por el procesador, hasta la obtención de un resultado en su base correspondiente.

Como primer paso será entender la conversión manualmente de un numero decimal a las bases ya antes mencionada de esta forma plasmar en código esta conversión, siendo este el análisis y diseño; como segundo paso es determinar la plataforma y lenguaje de programación, que brinde todas las herramientas que faciliten el trabajo, siendo este la Implementación y Testeo del Simulador ALU.

1. Capítulo I - Aspectos Generales

1. Formulación del problema

1. Descripción del problema

Existen unidades funcionales en todo sistema computacional, encargadas de realizar infinidad de operaciones aritméticas, éstas son conocidas como unidades de aritmética y lógica (ALU) que comúnmente trabajan a numeración de punto fijo o punto flotante, utilizando la representación binaria de los números de base decimal. El funcionamiento de una unidad aritmética convencional se basa en la utilización de sumadores binarios, que se encuentran compuestos por compuertas que cumplen funciones lógicas sencillas.

El funcionamiento de una unidad aritmética convencional se basa en el desarrollo de una Unidad Aritmética Lógica en base logarítmica, es decir, es un sistema digital combinatorio que realiza operaciones aritméticas entre dos datos y cada uno de estos es representado por su logaritmo en base dos.

Las operaciones que se pueden desarrollar con una ALU son las adiciones, con la representación adecuada de los dígitos binarios y con la misma unidad sumadora se pueden implementar otras operaciones como pueden ser las sustracciones. Para el desarrollo de multiplicaciones es necesaria la implementación de un algoritmo adicional, caso similar ocurre con la implementación de las divisiones. De esta manera se utilizan las unidades anteriormente mencionadas en la solución de otros sistemas complejos que involucran una dificultad de nivel mayor a comparación del uso básico de instrucciones aritméticas.

1. Identificación del problema

1. Problema general

• No contar con un simulador, que aporte a la compresión del comportamiento real interno, en el proceso de la conversión de bases a binario (base 2), octal (base 8), hexadecimal (base 16) y BCD, para analizar la realización de las operaciones aritméticas dentro de un procesador ALU.

1. Problemas específicos

• Falta de un laboratorio con simuladores de ALU.
• No existe un simulador ALU con algoritmos integrados en el internet, para realizar la conversión y efectuar operaciones aritméticas.
• Desconocimiento del procesamiento interno de Unidad Lógica Aritmética.
• Desconocimiento del funcionamiento y diseño interno de una unidad ALU.

1. Objetivos

1. Objetivo general

Implementar un Simulador ALU, donde nos permita realizar las conversiones de números con base 10 a base 2, 8, 16 y BCD; además nos permita realizar de forma correcta las operaciones aritméticas de adición, sustracción, multiplicación y división a su respectiva base numérica.

1. Objetivos específicos

• Identificar la plataforma y Lenguaje para la elaboración del simulador.
• Recopilar información que nos ayude a entender la conversión y operaciones aritméticas lógicas de forma Manual, para realizar la programación correspondiente.
• Realizar algoritmo de conversión correspondiente a cada base correspondiente, en base 2, base 8, base 16 y BCD.
• Búsqueda de información bibliográfica y digital que aporte al objetivo general.
• Compresión del procesamiento interno de Unidad Lógica Aritmética.
• Compresión del funcionamiento lógico de los procesadores.

1. Limitaciones

• El tiempo para realizar la actividad se vio limitada debido a la carga excesiva de actividades en las diferentes asignaturas del presente semestre académico.
• La inestabilidad que se presenta por parte del servicio de acceso a internet por los operadores que limitan la continuidad en el desarrollo del trabajo.

1. Delimitaciones

• Las bases que se trabajaran en el simulador son base binaria, octal, hexadecimal y BCD.
• Las operaciones que trabajaran en la interfaz son adición, sustracción, multiplicación, división.
• La plataforma elegida a usar el la de Visual Studio Basic 2019 con el lenguaje de programación C#.
• La interfaz de usuario brindara un uso intuitivo que facilite su operación por cualquier usuario.
• La metodología a usar será cascada.

1. Justificación

Actualmente existen tantos jóvenes que desconocen de los diversos tipos de bases que tenemos en el sistema numérico, dar a conocer herramientas ya fabricadas para facilitar su comprensión y operatividad, nos brinda un impacto social positivo en dichos jóvenes.

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