ALU (logiczna jednostka arytmetyczna) Operacje i architektura

Alu (logiczna jednostka arytmetyczna) Jest to obwód elektroniczny, którego funkcją jest wykonywanie wszystkich procesów związanych z procedurami obliczania logiki i liczb. Rysunek jako niezbędny składnik centralnej jednostki przetwarzania (CPU) komputerów.

Ostatnie procesory obejmują ALU bardzo potężne i złożone. W niektórych strukturach procesora ALU jest podzielony na jednostkę arytmetyczną i jednostkę logiczną. Oprócz ALU bieżące procesory obejmują jednostkę sterującą.

Źródło: CC BY-SA 3.0, https: // commons.Wikimedia.org/w/indeks.Php?Curid = 168473

Większość operacji procesora jest przeprowadzana przez jeden lub więcej ALU, gdy dane są ładowane z rekordów pozycji. Rekord to niewielka wolna przestrzeń do przechowywania w ramach procesora.

Jednostka sterująca wskazuje ALU, jaką procedurę należy wykonać za pomocą tych informacji i zachować wynik w rekordach wyjściowych. Jednostka sterująca wykonuje przesyłanie informacji między rekordami, alu i pamięcią.

Ponieważ procedury stają się bardziej złożone, ALU zajmuje również więcej przestrzeni w procesorze, będzie miał wyższy koszt i wygeneruje więcej ciepła.

[TOC]

Operacje przeprowadzane przez ALU

ALU jest przede wszystkim dedykowane na operacje logiczne i matematyczne, w tym operacje przemieszczenia bitów. Są to podstawowe procesy, które należy wykonać w prawie wszystkich danych przetwarzanych przez procesor.

Logiczna jednostka arytmetyczna jest tym składnikiem procesora, który wykonuje wszystkie obliczenia, których może potrzebować procesor. Jest to część „kalkulatora” komputera, ponieważ wykonuje podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne.

Wiele procedur jest logicznych. Zgodnie z projektem ALU, większą moc można podać procesorowi. Jednak przyniesie także więcej energii i wytwarza więcej ciepła.

Może Ci służyć: Plik zbyt duży dla docelowego systemu plików

Różne operacje przeprowadzane przez ALU można sklasyfikować w następujący sposób:

Operacje logiczne

Oto różne operacje logiczne, takie jak i, lub nie, xor, ani Nand itp.

Działania arytmetyczne

Odnosi się do sumy i odejmowania bitów. Chociaż czasami stosuje się mnożenie i podział, operacje te są droższe do wykonania.

W celu zastąpienia mnożenia i powtarzających się odejmowania podziału można również użyć powtarzalnych sum.

Operacje przemieszczenia bitów

Odnosi się do przemieszczenia pozycji bitów w określonej liczbie miejsc po prawej lub po lewej stronie, co jest uważane za operację mnożenia.

Arytmetyczne i logiczne jednostki

W jednostce arytmetycznej mnożenie i podział są przeprowadzane za pomocą serii operacji sum lub odejmowania oraz wraz z przemieszczeniem bitów. Istnieje kilka sposobów reprezentowania liczb ujemnych.

W jednostce logicznej można przeprowadzić jedną z 16 możliwych operacji logicznych. Na przykład, skontrastuj dwa operandy lub rozpoznaj, jakie miejsca nie pasują.

Architektura Alu

ALU może bezpośrednio uzyskać dostęp zarówno do wejścia, jak i wyjścia do jednostki sterującej procesora, pamięci głównej oraz urządzeń wejściowych i wyjściowych.

Dane wejściowe i wyjściowe są przesyłane przez elektroniczną trasę o nazwie Bus. Wejście odpowiada instrukcji, która obejmuje jeden lub więcej operandy, kod operacyjny, aw niektórych przypadkach kod formatowy.

Kod operacyjny pokazuje ALU, jakie jest działanie, które musi wykonać, oprócz operandów zaangażowanych w wspomnianą operację. Na przykład możesz wskazać, że dwa operandy są odejmowane lub porównywane.

Może ci służyć: jakie rodzaje produktów są opracowane z elastomeres?

Wyjście składa się z wyniku, który zostanie umieszczony w zapisie pamięci i konfiguracji, który wskazuje, czy operacja została przeprowadzona pomyślnie. Jeśli nie, jakiś rodzaj statusu będzie przechowywany w stanie maszyny.

Przepływ bitów i operacje przeprowadzane na nich w podjednostkach ALU są kontrolowane przez obwody bramkowe.

W tych obwodach logiczna jednostka sekwencji jest ta, która kieruje bramami, poprzez określoną sekwencję, która odpowiada każdemu kodowi operacji.

Bramki logiczne

Wszystkie informacje na komputerze są przechowywane i obsługiwane w postaci liczb binarnych, to znaczy 0 i 1. Do obsługi liczb binarnych używane są przełączniki tranzystorowe, ponieważ na przełączniku są tylko dwa możliwe stany: otwarte lub zamknięte.

Otwarty tranzystor, przez który nie przechodzi prąd, reprezentuje 0. Zamknięty tranzystor, przez który przechodzi prąd, reprezentuje 1.

Operacje można osiągnąć poprzez podłączenie wielu tranzystorów. Tranzystor można użyć do kontrolowania drugiego tranzystora. Na przykład przełącznik tranzystora włącza się lub wyłącza w zależności od stanu drugiego tranzystora.

Jest to znane jako brama, ponieważ ten przepis można użyć do umożliwienia lub zatrzymania prądu elektrycznego.

Bramy to bloki konstrukcyjne Alu. Są zbudowane z diod, oporu lub tranzystorów. Bramy te są używane w obwodzie zintegrowanym do reprezentowania wejścia binarnego jako stanu „zapłonu” i „wyłączonego”.

ALU jest skonfigurowany przez obwód kombinatoryczny. Ten obwód używa logicznych bram, takich jak i lub nie.

I brama

I więcej lub więcej wejść. I is 1 bramka wyjściowa, jeśli wszystkie bilety to 1. Brama i DA 0 w rezultacie, jeśli którykolwiek z danych wejściowych wynosi 0.

Może ci służyć: jaka jest trzecia normalna forma? (Bazy danych)

Brama org

Brama zamówienia może mieć dwa lub więcej biletów. Wyjście bramki ER będzie zawsze wynosi 1, jeśli którekolwiek z wpisów wynosi 1 i 0, jeśli wszystkie wejścia to 0.

Bez Guenta

Najprostszym rodzajem operacji jest nie brama. Używa tylko jednego tranzystora. Użyj pojedynczego wejścia i wyprodukuj pojedyncze wyjście, które jest zawsze przeciwieństwem wejścia.

Brama NOD służy do odwrócenia wyniku bram lub zainwestowania stanu logicznego od 0 do 1 i 1 do 0. Jest również używany z bramą „i” i ”.

W połączeniu z bramą i lub lub „lub”, nie jest reprezentowany z małym okręgiem przed obiema bramami.

Po użyciu nie.

Dokumentacja

Są bardzo ważnym elementem w ALU do przechowywania instrukcji, danych pośrednie.

Rekordy zapewniają bardzo szybki dostęp do pamięci, w porównaniu z pamięcią podręczną, pamięcią RAM i dysku twardym. Są zbudowane na procesorze i są małe.

Bibliografia

1. Paul Zandbergen (2019). Arytmetyczna jednostka logiczna (ALU): Definicja, projekt i funkcja. Badanie. Zaczerpnięte z: Study.com.
2. Ravepedia (2019). Arytmetyczna jednostka logiczna (ALU). Zaczerpnięte z: Ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Jednostka arytmetyczna (ALU). TechTarget. Zaczerpnięte z: co.TechTarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Co to jest arytmetyczna jednostka logiczna (ALU)? - Definicja i znaczenie. Notatki ecomputer. Zaczerpnięte z: ecomputternotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Arytmetyczna jednostka logiczna. Zaczerpnięte z: w.Wikipedia.org.