Criaremos nosso "núcleo" de operações em um circuito à parte, assim podemos compactar o circuito como uma "caixa-preta" que inserimos no circuito principal.
Como podemos ver abaixo, a ULA é formada por duas entradas (“A” e “B”), onde realizamos todas as operações (soma, subtração, multiplicação e divisão) e uma operação de comparação. Os resultados das operações são conectados em um multiplexador que nos permite selecionar a saída desejada. Recebemos então duas saídas: a primeira são os 16 bits correspondentes ao resultado da operação aritmética, e o segundo são 3 bits que comparam se A > B, A < B ou A = B.
Vemos a seguir o circuito em Logisim que representa o diagrama descrito acima.
Abaixo temos um exemplo de como podemos compactar o circuito anterior em apenas um bloco. Onde criamos uma "caixa preta" que não precisamos nos preocupar com o que acontece dentro dela ou em como é formada, precisamos apenas saber o que ela recebe como entradas e como devemos interpretar as saídas.
Temos que as operações são escolhidas a partir de 2 bits, e temos as seguintes combinações: 00 é adição, 01 é subtração, 10 é multiplicação e 11 é divisão.