L'unità aritmetico-logica (spesso abbreviata in ALU) è un circuito combinatorio realizzato internamente con porte logiche, sommatori, multiplexer, decoder etc. in grado di compiere operazioni logiche e matematiche elementari su dati binari.
A titolo di esempio si consideri il seguente schema che rappresenta una semplice ALU a 1 bit:
Il simbolo circuitale che rappresenta la ALU del nostro esempio è il seguente:
Osserviamo preliminarmente che:
- OC (Operative Code) è un codice operativo a 2 bit che rappresenta l'operazione che dev'essere svolta fra i due operandi (la barra col numero 3 sulla linea Opcode sta appunto ad indicare che si tratta di tre linee);
- A e B sono i due operandi, ciascuno costituito da un unico bit
- R è il risultato (anch'esso a 1 bit) dell'operazione svolta;
- Cin e Cout rappresentano rispettivamente l'eventuale riporto (carry) in ingresso e in uscita e servono per collegare insieme più ALU per realizzare una ALU a più bit;
Il funzionamento della nostra ALU è piuttosto semplice. In base al codice operativo specificato le operazione svolte sono:
| OC | Operazione | |
| 0 | 0 | somma |
| 0 | 1 | and |
| 1 | 0 | or |
| 1 | 1 | not |
In generale il numero di operazioni che la ALU può svolgere è dato da 2n dove n è il numero di bit del codice operativo.
La ALU integrata 74181
Come esempio più significativo di ALU consideriamo il circuito integrato 74181 della serie TTL:
Si tratta di una ALU con operandi a 4 bit (ingressi A e B, uscita F, in logica negativa) e codice operativo a 4 bit (ingressi S). La tabella di verità è la seguente:
Attualmente l'integrato 74181 non è più in produzione in quanto le ALU non sono più usate come circuiti separati, ma vengono già integrate all'interno dei microprocessori.
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