- ALU vykdomos operacijos
- Loginės operacijos
- Aritmetinės operacijos
- Bitų keitimo operacijos
- Aritmetinis ir loginis vienetas
- ALU architektūra
- Loginiai vartai
- IR vartai
- ARBA vartai
- NE vartai
- Įrašai
- Nuorodos
ALU (aritmetinis loginis įtaisas) yra elektroninės grandinės, kurių funkcija yra atlikti visus procesus, susijusius su loginių ir skaitmeninio skaičiavimo procedūrų. Jis išvardytas kaip nepakeičiamas kompiuterių centrinio procesoriaus (CPU) komponentas.
Naujausiuose procesoriuose yra labai galingų ir sudėtingų ALU. Kai kuriose CPU struktūrose ALU yra padalintas į aritmetinį vienetą ir loginį vienetą. Be ALU, šių dienų procesoriuose yra valdymo blokas.
Šaltinis: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473
Daugelį procesoriaus operacijų atlieka vienas ar keli ALU, kai duomenys įkeliami iš įvesties registrų. Registras yra nedidelė laisva vieta, kurią galima laikyti kaip centrinio procesoriaus dalį.
Valdymo blokas nurodo ALU, kokią procedūrą reikia naudoti su ta informacija, ir išsaugo rezultatą išvesties registre. Valdymo blokas vykdo informacijos perdavimą iš registrų, ALU ir atminties.
Kai procedūros tampa sudėtingesnės, ALU taip pat ketina užimti daugiau procesoriaus vietos, kainuoti daugiau ir generuoti daugiau šilumos.
ALU vykdomos operacijos
ALU pirmiausia skirtas atlikti logines ir matematines operacijas, įskaitant bitų poslinkio operacijas. Tai yra pagrindiniai procesai, kurie turi būti vykdomi naudojant beveik visus duomenis, kuriuos apdoroja centrinis procesorius.
Loginis aritmetinis vienetas yra tas CPU komponentas, kuris atlieka visus skaičiavimus, kurių gali prireikti CPU. Tai „skaičiuojanti“ kompiuterio dalis, nes ji atlieka pagrindines aritmetines ir logines operacijas.
Didžioji dalis procedūrų yra loginio pobūdžio. Pagal ALU projektą, procesoriui gali būti suteikta daugiau galios. Tačiau tai taip pat privers jus sunaudoti daugiau energijos ir gaminti daugiau šilumos.
Skirtingas ALU atliekamas operacijas galima klasifikuoti taip:
Loginės operacijos
Čia pateikiamos skirtingos loginės operacijos, tokios kaip AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND ir kt.
Aritmetinės operacijos
Žymi bitų sudėjimą ir atėmimą. Nors kartais naudojami daugyba ir padalijimas, šios operacijos yra brangesnės.
Kartotinis sudėjimas taip pat gali būti naudojamas daugybos ir pakartotinio atimties pakeitimui, norint pakeisti padalijimą.
Bitų keitimo operacijos
Tai reiškia bitų padėties poslinkį tam tikru skaičiumi vietų į dešinę arba į kairę, kuri laikoma daugybos operacija.
Aritmetinis ir loginis vienetas
Aritmetiniame vienete daugyba ir padalijimas atliekami sudėjus ar atimant operacijas ir keičiant bitus. Yra keli būdai, kaip pavaizduoti neigiamus skaičius.
Loginiame diske galima atlikti bet kurią iš 16 galimų loginių operacijų. Pvz., Dviejų operandų kontrastingumas arba atpažinimas, kur bitai nesutampa.
ALU architektūra
ALU gali tiesiogiai pasiekti tiek įvestį, tiek išėjimą į procesoriaus valdymo bloką, pagrindinę atmintį ir įvesties bei išvesties įrenginius.
Įvesties ir išvesties duomenys perduodami elektroniniu keliu, vadinamu magistrale. Įvestis atitinka nurodymą, kurį sudaro vienas ar daugiau operandų, operacijos kodas ir, kai kuriais atvejais, formato kodas.
Operacijos kodas rodo ALU, kokį veiksmą jis turėtų atlikti, be toje operacijoje dalyvaujančių operandų. Pvz., Galėtumėte nurodyti, kad du operandus būtų galima atimti arba palyginti.
Išvestį sudaro rezultatas, kuris bus įdėtas į saugojimo registrą, ir konfigūracija, nurodanti, ar operacija buvo sėkminga. Jei ne, kažkokia būsena bus išsaugota mašinos būsenoje.
Bitų srautas ir su jais ALU subvienetuose atliekamos operacijos yra valdomos vartų grandinėmis.
Šiose schemose sekos loginis vienetas yra tas, kuris nukreipia vartus per konkrečią seką, atitinkančią kiekvieną operacijos kodą.
Loginiai vartai
Visa informacija kompiuteryje saugoma ir tvarkoma dvejetainių skaičių pavidalu, tai yra 0 ir 1. Tranzistoriaus jungikliai naudojami dvejetainiams skaičiams tvarkyti, nes jungiklyje yra tik dvi galimos būsenos: atidaryti arba uždaryta.
Atviras tranzistorius, per kurį nepraeina srovė, žymi 0. Uždaras tranzistorius, per kurį praeina srovė, žymi 1.
Operacijas galima atlikti sujungus kelis tranzistorius. Vienas tranzistorius gali būti naudojamas varyti antrą tranzistorių. Pvz., Vieno tranzistoriaus jungiklis įsijungia arba išsijungia, priklausomai nuo antrojo tranzistoriaus būsenos.
Tai vadinama vartais, nes tokia tvarka gali būti naudojama elektros srovei leisti arba sustabdyti.
Vartai yra ALU statybiniai blokai. Jie yra pastatyti iš diodų, rezistorių ar tranzistorių. Šie vartai yra naudojami integruotoje grandinėje, kad vaizduotų dvejetainį įvestį kaip „įjungta“ ir „išjungta“.
ALU sukonfigūruojamas per kombinatorinę grandinę. Šios grandinės konformacijai naudojami loginiai vartai, tokie kaip AND, OR, NOT.
IR vartai
IR vartai turi dvi ar daugiau įėjimų. IR vartų išėjimas yra 1, jei visos įvestys yra 1. IR vartai grąžina 0, jei kuris nors iš įvesties duomenų yra 0.
ARBA vartai
ARBA vartai gali turėti dvi ar daugiau įėjimų. OR vartų išvestis visada bus 1, jei bet kuris iš įėjimų yra 1, ir 0, jei visi įėjimai yra 0.
NE vartai
Paprasčiausias operacijos tipas yra vartai NE. Jis naudoja tik vieną tranzistorių. Jis naudoja vieną įvestį ir sukuria vieną išvestį, kuri visada yra priešinga įvestiai.
„NOT“ vartai yra naudojami vartų rezultatui pakeisti arba „Boolean“ būsenai apversti nuo 0 iki 1 ir nuo 1 iki 0. Jis taip pat naudojamas vartams „AND“ ir „OR“.
Kai vartai naudojami kartu su „AND“ arba „OR“ vartais, NOT vartai yra vaizduojami mažu apskritimu priešais abu vartus.
Panaudojus „NOT“ vartus, „AND“ vartai tampa „NAND“ ir „OR“ vartai tampa NOR.
Įrašai
Jie yra labai svarbus ALU komponentas saugoti instrukcijas, tarpinius duomenis, įvestus operandus, pridedamus operandus, sukauptą rezultatą, kuris saugomas kaupiklyje, ir galutinį rezultatą.
Registrai suteikia labai greitą prieigą prie atminties, palyginti su talpykla, RAM ir standžiajame diske. Jie yra įmontuoti procesoriuje ir yra maži.
Nuorodos
- Paulius Zandbergenas (2019 m.). Aritmetinis loginis vienetas (ALU): apibrėžimas, dizainas ir funkcijos. Tyrimas. Paimta iš: study.com.
- „Techopedia“ (2019 m.). Aritmetinis loginis vienetas (ALU). Paimta iš: ribapedia.com.
- Margaret Rouse (2019 m.). Aritmetinis-loginis vienetas (ALU). Techninis tikslas. Paimta iš: whatis.techtarget.com.
- Dineshas Thakuras (2019 m.). Kas yra aritmetinis loginis vienetas (ALU)? - Apibrėžimas ir prasmė. Kompiuterio užrašai. Paimta iš: ecomputernotes.com.
- Vikipedija, nemokama enciklopedija (2019). Aritmetikos loginis vienetas. Paimta iš: en.wikipedia.org.