ALU (logická aritmetická jednotka) operácie a architektúra

Ten ALU (logická aritmetická jednotka) Je to elektronický obvod, ktorého funkciou je vykonávať všetky procesy súvisiace s logickými a numerickými výpočtovými postupmi. Obrázok ako nevyhnutná súčasť centrálnej spracovateľskej jednotky (CPU) počítačov.

Posledné CPU zahŕňajú ALU veľmi výkonné a komplexné. V niektorých štruktúrach CPU je ALU rozdelený na aritmetickú jednotku a logickú jednotku. Okrem ALU súčasná CPU obsahuje riadiacu jednotku.

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

Väčšina operácií CPU sa vykonáva jedným alebo viacerými ALU, keď sú údaje načítané zo záznamov vstupu. Záznam je malý voľný priestor na skladovanie ako súčasť procesora.

Riadiaca jednotka naznačuje ALU, aký postup by sa mal vykonať s týmito informáciami, a výsledok si udržiava vo výstupnom zázname. Riadiaca jednotka vykonáva prenos informácií medzi záznamami, ALU a pamäťou.

Keď sa postupy stanú zložitejšími, ALU bude tiež zaberať viac priestoru v CPU, bude mať vyššie náklady a bude generovať viac tepla.

[TOC]

Operácie vykonávané ALU

ALU sa primárne venuje logickým a matematickým operáciám vrátane operácií s posunom bitov. Jedná sa o základné procesy, ktoré sa musia vykonávať takmer vo všetkých údajoch spracovaných CPU.

Logická aritmetická jednotka je tá zložka CPU, ktorá vykonáva všetky výpočty, ktoré môže CPU potrebovať. Je to časť „kalkulačka“ počítača, pretože vykonáva základné aritmetické a logické operácie.

Väčšina postupov je logická. Podľa návrhu, ktorý má ALU, môže byť väčší výkon CPU daný CPU. Vyrába však viac energie a produkuje viac tepla.

Môže vám slúžiť: Príliš veľký súbor pre systém cieľových súborov

Rôzne operácie vykonávané ALU možno klasifikovať takto:

Logické operácie

Tu sú rôzne logické operácie, ako napríklad a, alebo nie, XOR, Nor, NAND atď.

Aritmetické operácie

Vzťahuje sa na súčet a odčítanie bitov. Aj keď sa niekedy používajú násobenie a rozdelenie, tieto operácie sú drahšie na vykonávanie.

Opakované sumy sa môžu použiť aj na nahradenie multiplikácie a opakovaných odčítaní, ktoré nahradia rozdelenie.

Operácie vytesnenia bitov

Vzťahuje sa na posunutie pozícií bitov na určitom počte miest vpravo alebo vľavo, čo sa považuje za multiplikačnú operáciu.

Aritmetická a logická jednotka

V aritmetickej jednotke sa násobenie a delenie vykonáva prostredníctvom série súčtu alebo odčítania operácií a posunutím bitov. Existuje niekoľko spôsobov, ako reprezentovať záporné čísla.

V logickej jednotke je možné vykonať ktorúkoľvek zo 16 možných logických operácií. Napríklad kontrastujte s dvoma operandmi alebo rozpoznajte, na ktorých miestach sa bity nezhodujú.

Architektúra ALU

ALU má priamo prístup k vstupu aj výstupu do riadiacej jednotky procesora, hlavnej pamäte a vstupných a výstupných zariadení.

Vstupné a výstupné údaje sa prenášajú elektronickou cestou nazývanou zbernica. Vstup zodpovedá inštrukcii, ktorá obsahuje jeden alebo viac operandov, operačný kód av niektorých prípadoch kód formátu.

Operačný kód ukazuje ALU, aká je akcia, ktorú musí vykonať, okrem operandov zapojených do uvedenej operácie. Napríklad by ste mohli uviesť, že tieto dva operandy sa odpočítajú alebo porovnávajú.

Môže vám slúžiť: aké typy výrobkov sú rozpracované s elastomériou?

Výstup pozostáva z výsledku, ktorý bude umiestnený do záznamu o úložisku a konfigurácii, ktorý naznačuje, či bola operácia úspešne vykonaná. Ak nie, nejaký typ stavu sa uloží do stavu stroja.

Tok bitov a operácie vykonávané na nich v podjednotkách ALU sú ovládané obvodmi brány.

V týchto obvodoch je logická sekvenčná jednotka jednotkou, ktorá nasmeruje brány prostredníctvom špecifickej sekvencie, ktorá zodpovedá každému operačnému kódu.

Logické brány

Všetky informácie o počítači sú uložené a spracované vo forme binárnych čísel, tj 0 a 1. Na spracovanie binárnych čísel sa používajú tranzistorové spínače, pretože na spínačoch sú iba dva možné stavy: otvorené alebo zatvorené.

Otvorený tranzistor, cez ktorý žiadny prúd neprechádza, predstavuje 0. Uzavretý tranzistor, cez ktorý prúd prechádza, predstavuje 1.

Operácie je možné dosiahnuť pripojením viacerých tranzistorov. Tranzistor sa môže použiť na kontrolu druhého tranzistora. Napríklad prepínač tranzistora sa zapne alebo vypína v závislosti od stavu druhého tranzistora.

Toto je známe ako brána, pretože toto ustanovenie sa dá použiť na povolenie alebo zastavenie elektrického prúdu.

Brány sú stavebné bloky ALU. Sú postavené z diód, odporov alebo tranzistorov. Tieto brány sa používajú v integrovanom obvode na reprezentáciu binárneho vstupu ako „zapaľovacieho“ a „off“ stavu.

ALU je nakonfigurovaný prostredníctvom kombinatorického obvodu. Tento obvod používa logické brány, ako napríklad a nie.

A brána

A viac alebo viac vchodov. A je 1 bránový výstup, ak sú všetky lístky 1. Brána a da 0 v dôsledku toho, ak je niektorý zo vstupných údajov 0.

Môže vám slúžiť: Aká je tretia normálna forma? (Databázy)

Orgán

Objednávacia brána môže mať dva alebo viac lístkov. Výstup brány ER bude vždy 1, ak je niektorý z položiek 1 a 0, ak sú všetky vstupy 0.

Žiadna guenta

Najjednoduchší typ operácie je brána. Toto používa iba jeden tranzistor. Použite jeden vchod a vytvorte jeden výstup, ktorý je vždy opakom vchodu.

Nod brána sa používa na zvrátenie výsledku brán alebo na investovanie booleovského stavu od 0 do 1 a 1 do 0. Používa sa tiež s bránou „a“ a “alebo„.

Ak sa používa v spojení s bránou ALEBO „alebo“, nie je znázornený malým kruhom pred oboma bránami.

Po použití nie.

Záznam

Sú veľmi dôležitou súčasťou ALU na ukladanie pokynov, stredných údajov, vstupnej opery, pridaných operandov, akumulovaným výsledkom, ktorý je uložený v akumulátore a konečný výsledok.

Záznamy poskytujú veľmi rýchly prístup k pamäti, v porovnaní s vyrovnávacou pamäťou, RAM a pevným diskom. Sú postavené na CPU a sú malé.

Odkazy

1. Paul Zandbergen (2019). Aritmetická logická jednotka (ALU): Definícia, dizajn a funkcia. Štúdium. Zobraté z: štúdie.com.
2. Ravepedia (2019). Aritmetická logická jednotka (ALU). Prevzaté z: ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Aritmetická logická jednotka (ALU). Techtarget. Prevzaté z: čo.Techtarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Čo je aritmetická logická jednotka (ALU)? - Definícia a význam. Poznámky k elektronickému zariadeniu. Zobraté z: Ekomputernotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Aritmetická logická jednotka. Prevzaté z: v.Wikipedia.orgán.