Plik ALU (logiczna jednostka arytmetyczna) Jest to układ elektroniczny, którego funkcją jest realizacja wszystkich procesów związanych z procedurami obliczeń logicznych i numerycznych. Jest wymieniony jako niezbędny element jednostki centralnej (CPU) komputerów.
Najnowsze procesory zawierają bardzo wydajne i złożone jednostki ALU. W niektórych strukturach CPU jednostka ALU jest podzielona na jednostkę arytmetyczną i jednostkę logiczną. Oprócz jednostki ALU obecne procesory zawierają jednostkę sterującą.
Większość operacji procesora jest wykonywana przez jedną lub więcej jednostek ALU, gdy dane są ładowane z rejestrów wejściowych. Rejestr to niewielka wolna przestrzeń do przechowywania jako część procesora.
Jednostka sterująca informuje ALU, jaką procedurę należy uruchomić z tą informacją i zapisuje wynik w rejestrze wyjściowym. Jednostka sterująca przekazuje informacje między rejestrami, jednostką ALU i pamięcią.
Ponieważ procedury stają się bardziej złożone, jednostka ALU będzie również zajmować więcej miejsca na procesor, kosztować więcej i generować więcej ciepła..
Indeks artykułów
ALU jest głównie przeznaczony do wykonywania operacji logicznych i matematycznych, w tym operacji przesuwania bitów. Są to podstawowe procesy, które muszą być wykonywane na prawie wszystkich danych przetwarzanych przez procesor.
Logiczna jednostka arytmetyczna jest tym składnikiem procesora, który wykonuje wszystkie obliczenia, których może potrzebować procesor. Jest to część „obliczeniowa” komputera, ponieważ wykonuje podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne..
Wiele procedur ma charakter logiczny. Zgodnie z projektem jednostki ALU, CPU może mieć większą moc. Jednak będzie również zużywać więcej energii i wytwarzać więcej ciepła..
Różne operacje wykonywane przez ALU można sklasyfikować w następujący sposób:
Oto różne operacje logiczne, takie jak AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND itp..
Odnosi się do dodawania i odejmowania bitów. Chociaż czasami stosuje się mnożenie i dzielenie, operacje te są droższe w wykonaniu.
Możesz także użyć powtarzalnego dodawania, aby zastąpić mnożenie i powtarzającego się odejmowania, aby zastąpić dzielenie.
Odnosi się do przesunięcia pozycji bitów w określonej liczbie miejsc w prawo lub w lewo, co jest uważane za operację mnożenia.
W jednostce arytmetycznej mnożenie i dzielenie jest wykonywane przez serię operacji dodawania lub odejmowania oraz przez przesuwanie bitów. Istnieje kilka sposobów przedstawiania liczb ujemnych.
Na dysku logicznym można wykonać dowolną z 16 możliwych operacji logicznych. Na przykład zestawienie dwóch operandów lub rozpoznanie, gdzie bity nie pasują.
ALU ma bezpośredni dostęp zarówno do wejścia, jak i wyjścia do jednostki sterującej procesora, pamięci głównej oraz urządzeń wejściowych i wyjściowych.
Dane wejściowe i wyjściowe są przesyłane drogą elektroniczną zwaną magistralą. Dane wejściowe odpowiadają instrukcji, która zawiera jeden lub więcej operandów, kod operacji oraz, w niektórych przypadkach, kod formatu.
Kod operacji pokazuje jednostce ALU, jaką akcję ma wykonać, oprócz operandów zaangażowanych w tę operację. Na przykład możesz wskazać, że te dwa operandy mają zostać odjęte lub porównane.
Dane wyjściowe składają się z wyniku, który zostanie umieszczony w rejestrze pamięci oraz konfiguracji, która wskaże, czy operacja się powiodła. Jeśli nie, jakiś stan zostanie zapisany w stanie maszyny.
Strumień bitów i operacje na nich wykonywane w podjednostkach ALU są kontrolowane przez obwody bramek.
W tych obwodach logiczna jednostka sekwencji to ta, która kieruje bramkami przez określoną sekwencję, która odpowiada każdemu kodowi operacji.
Wszystkie informacje w komputerze są przechowywane i przetwarzane w postaci liczb binarnych, czyli 0 i 1. Przełączniki tranzystorowe służą do obsługi liczb binarnych, ponieważ w przełączniku są tylko dwa możliwe stany: otwarty lub zamknięty.
Otwarty tranzystor, przez który nie przepływa prąd, reprezentuje 0. Zamknięty tranzystor, przez który przepływa prąd, reprezentuje 1.
Operacje można wykonać, podłączając wiele tranzystorów. Jeden tranzystor może być użyty do wysterowania drugiego tranzystora. Na przykład przełącznik jednego tranzystora włącza się lub wyłącza w zależności od stanu drugiego tranzystora..
Nazywa się to bramą, ponieważ ten układ może być używany do zezwalania lub zatrzymywania prądu elektrycznego.
Bramy są elementami konstrukcyjnymi ALU. Zbudowane są z diod, rezystorów lub tranzystorów. Bramki te są używane w układzie scalonym do reprezentowania wejścia binarnego w stanie „włączony” i „wyłączony”..
ALU jest konfigurowany za pomocą obwodu kombinatorycznego. Ten obwód wykorzystuje bramki logiczne, takie jak AND, OR, NOT dla swojej konformacji.
Bramka AND ma dwa lub więcej wejść. Wyjście bramki AND wynosi 1, jeśli wszystkie wejścia są równe 1. Bramka AND zwraca 0, jeśli którekolwiek z danych wejściowych to 0.
Bramka OR może mieć dwa lub więcej wejść. Wyjście bramki OR zawsze będzie równe 1, jeśli którekolwiek z wejść ma wartość 1 i 0, jeśli wszystkie wejścia mają wartość 0.
Najprostszym rodzajem operacji jest bramka NIE. Wykorzystuje tylko jeden tranzystor. Używa jednego wejścia i generuje jedno wyjście, które jest zawsze przeciwieństwem danych wejściowych.
Bramka NOT jest używana do odwrócenia wyniku bramek lub odwrócenia stanu boolowskiego z 0 na 1 iz 1 na 0. Jest również używana z bramką „AND” i „OR”..
W połączeniu z bramką AND lub „OR”, bramka NOT jest reprezentowana przez małe kółko przed obiema bramkami..
Po użyciu bramki NOT, bramki AND stają się NAND, a bramki „OR” stają się NOR.
Są bardzo ważnym komponentem jednostki ALU do przechowywania instrukcji, danych pośrednich, argumentów wejściowych, dodawanych operandów, skumulowanego wyniku, który jest przechowywany w akumulatorze, oraz wyniku końcowego..
Rejestry zapewniają bardzo szybki dostęp do pamięci w porównaniu z pamięcią podręczną, pamięcią RAM i dyskiem twardym. Są wbudowane w procesor i są małe.
Jeszcze bez komentarzy