En aritmetisk logisk enhet (ALU) - hva er det?

Som kjent datamaskinprosessoren består av fire grunnleggende komponenter: en aritmetisk logisk enhet, et inngangs / utgangsenheten, og lager og kontroll. En slik arkitektur definert i forrige århundre, og, til tross for at det tok lang tid, den klassiske strukturen av von Neumann er fortsatt relevant.

Hva er ALU?

Aritmetisk-logisk enhet - er en av komponentene i prosessoren som er nødvendig for å gjennomføre logiske og aritmetiske-type transformasjoner, som starter og slutter elementære kompliserte uttrykk. Bit operander som brukes er ansett for å være lengden av et ord eller størrelse.

Hovedoppgaven til ALU behandler data som er lagret i datamaskinens minne. I tillegg er aritmetisk logisk enhet i stand til å produsere kontrollsignalene som bevirker en datamaskin til å velge den riktige måten å utføre den nødvendige beregningsprosessen, avhengig av de endelige datatyper. Alle operasjoner innebærer elektroniske kretser, som hver er strukturelt delt inn tusenvis av elementer. Slike styrene vanligvis bystrodeystvennye og har høy tetthet.

Avhengig av de signaler som mates inn, ALU utfører ulike typer operasjoner med to tall. Enhver aritmetisk logisk dataenhet som sørger for gjennomføring av fire grunnleggende handlinger, skift og logiske transformasjoner. Sett ALU operasjoner - er dens viktigste kjennetegn.

Komponenter av den aritmetiske logikkenhet - de fire hovedgrupper av noder som korresponderer til styreprosessen, overføring, lagring og omforming av innkommende data.

Lagring noder ALU

Denne kategorien inkluderer:

• utløser, holde hjelpe biter og forskjellige funksjoner av resultater;
• registre som er ansvarlig for integriteten av operandene, mellom- og sluttresultater.

Noen ganger registrerer aritmetisk logisk enhet kan kombineres i en dedikert lagerenhet, og utløser - danner en enkelt statusregister.

ALU transmisjonsnoder

Denne kategorien inkluderer:

• buss som forbinder blokkene av anordningen;
• multipleksere og ventiler, er ansvarlig for å velge den riktige retning av operasjoner.

Noder transformere ALU

Disse inkluderer:

• adderere operere mikro ops;
• kretser utføre logiske operasjoner;
• shifters;
• correctors for desimal aritmetikk;
• kode omformere, som brukes for å oppnå ytterligere data, eller omvendt;
• tellere for å telle antall sykluser utført for gjennomføring av hjelpe-transformasjoner.

ALU styre noder

Denne kategorien av objekter er:

• en styringsenhet;
• dekoder signaler;
• konvertering av den logiske kretsen egenskaper som er nødvendige for dannelsen av fastvare grener for å utføre.

Handling prosessor kontrollenhet

Denne blokken er ansvarlig for produksjon av funksjonelle sekvenser av signaler som er nødvendige for riktig gjennomføring av en gitt kommando. Vanligvis er slik omdannelse realiseres i flere sykluser.

Styreenheten sørger for automatisk utførelse av programmet. Støtte denne teknologien er nødvendig for å koordinere arbeidet til andre grener av komponenter av maskinkomponenter.

Under drift, reagerer styreenheten microprogramming grunnleggende prinsipp for å ha en rekke klare karakteristika.

klassifisering ALU

Aritmetisk logisk enhet som opererer i henhold til prosessvariablene er delt inn i parallell og serie. Den største forskjellen mellom ALU er en fremgangsmåte for å presentere operander og operasjoner.

Av arten av anvendelse av den aritmetisk-logiske enhet og dividert med multifunksjonsblokken. I den første typen ALU-en for å utføre operasjoner med forskjellige former hvile tall som brukes er de samme kretser som er tilpasset til operasjonsmodus til den forespurte data. I blokkenheter, alle operasjoner utføres ved hjelp av distribusjonsdatatyper. For operasjoner med desimaltall, alfabetiske og numeriske felt, tallflyttall eller fikserte ved hjelp av ulike ordningene. I dette tilfellet, er en aritmetisk logisk enhet mye raskere på grunn av parallell utførelse av den gitte oppgave. Men de har også en ulempe - de økte kostnadene for å støtte utstyret.

En aritmetisk logikkenhet i henhold til fremgangsmåten ifølge Presentasjonen kan brukes til:

• desimal;
• flyttall;
• fast punkt tall.

enhetsoperasjoner

Strukturen innbefatter en rekke av ALU-operasjoner via de logiske funksjoner som er delt inn i følgende grupper:

• desimal aritmetikk;
• binær aritmetikk for tall med et tydelig punkt;
• heksadesimale aritmetiske uttrykk for flytende separator;
• modifikasjon instruksjonsadresser;
• logisk operasjon type;
• Omdannelsen av alfanumeriske felt;
• spesiell aritmetikk.

Moderne elektroniske datamaskiner er i stand til å realisere alle de ovennevnte typer aktivitet, og mikrodatamaskiner ikke har denne grunnleggende funksjonalitet, slik at de mest kompliserte prosedyrer utført ved å koble små rutiner.

Aritmetikk og logisk prosedyre

Alle handlinger ALU kan deles inn i flere grupper.

Aritmetiske operasjoner omfatter divisjon, multiplikasjon, subtraksjon moduler vanlig subtraksjon og addisjon.

Ved logiske transformasjoner gruppe omfatter den logiske "og" og "eller", det vil si forbindelse og disjunksjon, og sammenligning av data på likhet. Slike fremgangsmåter er vanligvis utføres på binære ord som består av en flerhet av bits.

De spesielle aritmetiske operasjoner inkluderer normalisering, logiske og aritmetiske skift. Mellom disse transformasjoner er en betydelig forskjell. Dersom det aritmetiske skift i stedet endrer kun numeriske sifre, da det logiske tegn-biten er festet til bevegelse.

Hver operasjon, som finner sted ved hjelp av aritmetisk-logisk enhet, som kan kalles en sekvens av logikk-type funksjoner som er beskrevet multibit logikk for elektroniske datamaskiner. For eksempel, for en binær datamaskin bruker binær logikk, og så videre, ned til desimalsystemet.

Absolutt alle de aritmetiske logiske transformasjoner har sine operander og utgang resultater er tolket som bitstrenger med seksten bits. De eneste unntakene er primitiver signert divisjon divs. En rekke flagg tillate å tolke dataene på produksjonen av både tall med minus eller pluss overløp. Logikken er basert på transformasjonen av bits modulo-aritmetikk. Flagget er plassert, om det har vært uventede endringer i skiltet. For eksempel legge to positive tall, må du få et resultat med en "+" tegn. Men hvis det er en bære inn skiltet bit innstillingen enhet, og resultatet er negativt, er det overløp flagget.

Logikken er basert på mentebiten usignert aritmetikk. Dette flagget er satt av systemet, hvis det genererte bære fra de mest signifikante bit ikke kan skrives som et resultat. Denne bit ALU meget effektive når de brukes sammen med transformasjoner utførlig representasjoner.

konklusjon

ALU brukes til å utføre logiske og aritmetiske transformasjoner i løpet av de nødvendige operander i rollen som ofte fungerer kommandoer eller kodetall. Etter gjennomføring av trinnene resultatet blir returnert til lagringsenheten for anvendelse i de følgende beregninger.