The ALU (logická aritmetická jednotka) Jedná se o elektronický obvod, jehož funkcí je provádět všechny procesy související s postupy logického a numerického výpočtu. Je uveden jako nepostradatelná součást centrální procesorové jednotky (CPU) počítačů.
Nejnovější CPU zahrnují velmi výkonné a složité ALU. V některých strukturách CPU je ALU rozdělena na aritmetickou jednotku a logickou jednotku. Kromě ALU obsahují aktuální CPU také řídicí jednotku.
Většinu operací CPU provádí jedna nebo více ALU, když jsou data načítána ze vstupních registrů. Registr je malé volné místo k uložení jako součást CPU.
Řídicí jednotka řekne ALU, jaký postup má s těmito informacemi spustit, a uloží výsledek do výstupního registru. Řídicí jednotka provádí přenos informací mezi registry, ALU a pamětí.
Jak se postupy stávají složitějšími, ALU také zabírá více místa na CPU, stojí více a generuje více tepla..
Rejstřík článků
ALU se primárně věnuje provádění logických a matematických operací, včetně operací posunu bitů. Jedná se o základní procesy, které musí být provedeny téměř na všech datech, která CPU zpracovává.
Logická aritmetická jednotka je ta součást CPU, která provádí všechny výpočty, které může CPU potřebovat. Jedná se o „výpočetní“ část počítače, protože provádí základní aritmetické a logické operace..
Většina postupů má logickou povahu. Podle návrhu ALU může být CPU dodáno více energie. Bude však také používat více energie a produkovat více tepla..
Různé operace prováděné ALU lze klasifikovat takto:
Tady jsou různé logické operace, například AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND atd..
Odkazuje na sčítání a odčítání bitů. Ačkoli se někdy používá násobení a dělení, provádění těchto operací je nákladnější.
Opakované sčítání můžete také použít k nahrazení násobení a opakované odečítání k nahrazení dělení.
Jedná se o posunutí bitových pozic na určitém počtu míst vpravo nebo vlevo, což se považuje za operaci násobení.
V aritmetické jednotce se násobení a dělení provádí řadou operací sčítání nebo odčítání a posunem bitů. Existuje několik způsobů, jak vyjádřit záporná čísla.
Na logické jednotce lze provést libovolnou ze 16 možných logických operací. Například kontrast dvou operandů nebo rozpoznání, kde se bity neshodují.
ALU může přímo přistupovat ke vstupu i výstupu do řídicí jednotky procesoru, hlavní paměti a ke vstupním a výstupním zařízením.
Vstupní a výstupní data jsou přenášena elektronickou cestou zvanou sběrnice. Vstup odpovídá instrukci, která obsahuje jeden nebo více operandů, operační kód a v některých případech i formátovací kód.
Kód operace ukazuje ALU, jakou akci má provést, kromě operandů zapojených do této operace. Můžete například označit, že dva operandy jsou odečteny nebo porovnány.
Výstup se skládá z výsledku, který bude umístěn do registru úložiště, a konfigurace, která indikuje, zda byla operace úspěšná. Pokud ne, bude nějaký stav uložen ve stavu stroje.
Bitový proud a operace na nich prováděné v podjednotkách ALU jsou řízeny hradlovými obvody.
V těchto obvodech je jednotka logické sekvence jednotka, která řídí brány prostřednictvím specifické sekvence, která odpovídá každému operačnímu kódu.
Veškeré informace v počítači jsou ukládány a zpracovávány ve formě binárních čísel, tj. 0 a 1. Tranzistorové spínače se používají ke zpracování binárních čísel, protože v přepínači jsou pouze dva možné stavy: otevřený nebo uzavřený.
Otevřený tranzistor, kterým neprochází žádný proud, představuje 0. Uzavřený tranzistor, kterým prochází proud, představuje 1.
Operací lze dosáhnout připojením více tranzistorů. Jeden tranzistor lze použít k řízení druhého tranzistoru. Například spínač jednoho tranzistoru se zapíná nebo vypíná v závislosti na stavu druhého tranzistoru..
Toto se nazývá brána, protože toto uspořádání lze použít k povolení nebo zastavení elektrického proudu.
Brány jsou stavebními kameny ALU. Jsou vyrobeny z diod, rezistorů nebo tranzistorů. Tato hradla se v integrovaném obvodu používají k reprezentaci binárního vstupu ve stavu „zapnuto“ a „vypnuto“..
ALU je konfigurován prostřednictvím kombinatorického obvodu. Tento obvod používá pro svoji konformaci logická hradla jako AND, OR, NOT.
Brána AND má dva nebo více vstupů. Výstup brány AND je 1, pokud jsou všechny vstupy 1. Brána AND vrací 0, pokud je některý ze vstupních dat 0.
Brána OR může mít dva nebo více vstupů. Výstup brány OR bude vždy 1, pokud je některý ze vstupů 1 a 0, pokud jsou všechny vstupy 0.
Nejjednodušší typ operace je brána NOT. Používá pouze jeden tranzistor. Používá jeden vstup a vytváří jeden výstup, který je vždy opakem vstupu.
Brána NOT se používá k obrácení výsledku bran nebo k převrácení booleovského stavu z 0 na 1 a z 1 na 0. Používá se také s branami „AND“ a „OR“..
Při použití ve spojení s branou AND nebo „OR“ je brána NOT představována malým kroužkem před oběma branami..
Po použití brány NOT se brány AND stanou NAND a brány „OR“ se stanou NOR.
Jsou velmi důležitou součástí ALU pro ukládání instrukcí, mezilehlých dat, vstupních operandů, přidaných operandů, akumulovaného výsledku, který je uložen v akumulátoru, a konečného výsledku..
Registry poskytují ve srovnání s mezipamětí, pamětí RAM a pevným diskem velmi rychlý přístup k paměti. Jsou zabudovány do CPU a jsou malé.
Zatím žádné komentáře