Ang isang arithmetic logic unit (ALU) - ano ito?

Bilang ay kilala, ang computer processor ay binubuo ng apat na pangunahing mga bahagi: isang arithmetic logic unit, isang input / output unit, at imbakan yunit at kontrol. Tulad ng isang architecture na tinukoy sa nakaraang siglo, at, sa kabila ng ang katunayan na ito kinuha ng isang mahabang panahon, ang classic na istraktura ng von Neumann ay nananatiling may-katuturan.

Ano ang ALU?

Arithmetic-logic unit - ay isa sa mga bahagi ng processor na ay kinakailangan upang ipatupad ang logic at arithmetic-uri ng transformations, na nagsisimula at nagtatapos elementarya kumplikadong expression. Bit operands ginamit ay itinuturing na ang haba ng isang salita, o laki.

Ang pangunahing gawain ng ang ALU ay sa pagpoproseso ng data na nakaimbak sa memory ng computer. Sa karagdagan, arithmetic logic unit ay magagawang upang makabuo ng mga signal ng kontrol na idirekta ang isang computer upang piliin ang tamang paraan upang maisagawa ang mga kinakailangang proseso computing depende sa panghuling mga uri ng data. Lahat ng mga pagpapatakbo kasangkot electronic circuits, ang bawat isa ay structurally nahahati sa libu-libong ng mga item. Ang ganitong mga boards ay karaniwang bystrodeystvennye at magkaroon ng mataas na density.

Depende sa signal na input, ang ALU maisagawa ang iba't ibang uri ng mga pagpapatakbo sa dalawang numero. Ang anumang arithmetic logic computer na aparato ay nagbibigay ng para sa pagpapatupad ng apat na pangunahing mga aksyon, shift at lohikal na transformations. I-set ang ALU operasyon - ay ang pangunahing katangian.

Mga Bahagi ng arithmetic-logic unit - ang apat na pangunahing mga grupo ng mga nodes na tumutugma sa mga control na proseso, paghahatid, imbakan at conversion ng mga papasok na data.

Imbakan node ALU

Ang kategoryang ito ay kabilang ang:

• nag-trigger, nang pinapanatili ang mga auxiliary bits at iba't ibang mga tampok ng mga resulta;
• registers na ikaw ang mananagot para sa ang integridad ng mga operands, intermediate at huling resulta.

Minsan nagrerehistro arithmetic logic unit ay maaaring pinagsama sa isang nakalaang memory unit, at nag-trigger - bumuo ng isang solong rehistro status.

ALU transmission nodes

Ang kategoryang ito ay kabilang ang:

• bus interconnecting ang mga bloke ng aparato;
• multiplexers at valves, ay responsable para sa pagpili ng tamang direksyon ng mga operasyon.

Node ibahin ang anyo ang ALU

Kabilang dito ang:

• adders gumana micro-ops;
• circuits magsagawa ng mga lohikal na operasyon;
• shifter;
• correctors para decimal aritmetika;
• converter code, na ginagamit upang makakuha ng karagdagang data o i-reverse;
• counter para sa pagbibilang ang bilang ng mga cycles gumanap para sa pagpapatupad ng mga mababa transformations.

ALU control nodes

Ang kategoryang ito ng mga bagay ay ang mga:

• isang control unit;
• decoder signal;
• pag-convert ng logic circuit katangian na kinakailangan para sa pagbuo ng mga sanga firmware upang maisagawa.

Action processor control unit

block na ito ay responsable para sa produksyon ng mga functional mga pagkakasunud-sunod ng mga senyas na kinakailangan para sa tamang pagpapatupad ng isang naibigay na command. Karaniwan, tulad ng conversion ay natanto sa ilang mga cycles.

Ang control unit ay nagbibigay awtomatikong pagpapatupad ng programa. Pagsuporta ng teknolohiyang ito ay kinakailangan upang coordinate ang mga gawain ng iba pang mga sanga ng mga bahagi ng mga bahagi machine.

Sa panahon ng operasyon control unit ay tumugon microprogramming pangunahing prinsipyo ng pagkakaroon ng isang bilang ng mga malinaw na mga katangian.

uuri ALU

Arithmetic logic unit operating ayon sa ang mga variable na proseso ay nahahati sa parallel at serial. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng ALU ay isang paraan ng pagpapakita ng mga operands at pagpapatakbo.

Sa pamamagitan ng likas na katangian ng paggamit ng ang yunit arithmetic-logic at hinati sa multifunction block. Sa unang uri ng ALU upang magsagawa ng mga pagpapatakbo na may iba't ibang anyo ng mga numero repose na ginamit ay ang parehong circuits na kung saan ay iniangkop upang ang operasyon mode sa hiniling na data. Sa block na aparato, ang lahat ng mga operasyon na ginawa sa pamamagitan ng mga uri ng pamamahagi ng data. Para sa mga pagpapatakbo sa mga numero ng decimal, pang-abakada at numeric patlang, numeric lumulutang point o nakapirming paggamit ng iba't ibang mga scheme. Sa kasong ito, ang isang arithmetic logic unit ay mas mabilis dahil sa parallel pagpapatupad ng ibinigay na gawain. Ngunit sila ay mayroon ding isang disbentaha - ang mas mataas na mga gastos upang suportahan ang mga kagamitan.

Ang isang arithmetic logic unit ayon sa paraan ng pagtatanghal ay maaaring gamitin para sa:

• desimal;
• lumulutang point numero;
• isang nakapirming-point numero.

operasyon ng aparato

Ang istraktura ay nagsasama ng isang bilang ng mga ALU operasyon sa pamamagitan ng lohikal na pag-andar na kung saan ay nahahati sa mga sumusunod na grupo:

• decimal aritmetika;
• binary arithmetic para sa mga numero na may malinaw na point;
• hexadecimal arithmetic expression para sa mga lumulutang separator;
• pagbabago ng pagtuturo address;
• lohikal na pag-type na operasyon;
• conversion ng mga alphanumeric mga patlang;
• espesyal na arithmetic.

Makabagong elektronikong kompyuter ay magagawang upang mapagtanto ang lahat ng mga uri sa itaas ng aktibidad, at microcomputers hindi nagkaroon ng ganitong mga pangunahing pag-andar, kaya ang pinaka masalimuot na mga pamamaraan ginanap sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga maliliit na gawain.

Arithmetic at lohikal na pamamaraan

Ang lahat ng mga aksyon ALU ay maaaring nahahati sa ilang mga grupo.

Arithmetic operasyon ay kinabibilangan ng division, pagpaparami, pagbabawas modules ordinaryong subtraction at karagdagan.

Sa pamamagitan ng lohikal na transformations grupong kinabibilangan ng mga lohikal na "at" at "o", iyon ay, pagsama at pagtanggal, at ang paghahambing ng data sa pagkakapantay-pantay. Ang ganitong pamamaraan ay karaniwang natupad sa binary mga salita na binubuo ng isang mayorya ng mga bits.

Ang espesyal na arithmetic operations ay kinabibilangan ng normalization, lohikal at arithmetic shift. Sa pagitan ng mga transformations ay isang makabuluhang pagkakaiba. Kung ang arithmetic paghahalili sa lokasyon baguhin lamang numeric digit, pagkatapos ay ang lohikal na pag-sign bit ay naka-attach sa paggalaw.

Ang bawat operasyon, na tumatagal ng lugar sa pamamagitan ng paggamit ng mga yunit ng arithmetic-logic, ay maaaring tinawag ng isang pagkakasunod-sunod ng logic-type ang mga pag-andar, na kung saan ay inilarawan multibit logic para sa mga electronic computer. Halimbawa, para sa isang binary computer ay gumagamit ng binary na lohika, at iba pa, hanggang sa decimal system.

Hinding ang lahat ng arithmetic-lohikal na transformations ay may sariling operands at output resulta ay kahulugan bilang bit string na may labing anim na bits. Ang tanging mga pagbubukod ay primitives sign division DIVS. Ang iba't-ibang mga flag payagan upang bigyang-kahulugan ang data sa output ng parehong numero na may isang minus o plus overflow. Ang lohika ay batay sa mga pagbabago ng bits modulo aritmetika. bandila ay nakalagay, kung nagkaroon ng hindi inaasahang pagbabago sa mga sign. Halimbawa, ang pagdaragdag ng dalawang positibong numero, ikaw ay may upang makakuha ng isang resulta na may simbolong "+". Ngunit kung mayroong isang carry sa pag-sign bit setting yunit, at ang resulta ay negatibo, ang overflow bandila ay nakatakda.

Ang lohika ay batay sa mga carry bit unsigned arithmetic. flag na ito na itinakda ng system, kung ang nabuong carry mula sa mga pinaka makabuluhang bit ay hindi maaaring nakasulat na bilang isang resulta. Ito bit ALU naging epektibo kapag ginamit sa transformations maligoy representasyon.

konklusyon

ALU ay ginagamit upang maisagawa ang lohikal at mga aritmetikang mga transformations sa ibabaw ng mga kinakailangang operands sa role na kung saan ay madalas na maglingkod utos o mga numero ng code. Matapos na magsagawa ng mga hakbang ang resulta ay ibinalik sa storage device para sa paggamit sa mga sumusunod na computations.