- Операції, проведені АЛУ
- Логічні операції
- Арифметичні операції
- Операції зсуву біт
- Арифметико-логічна одиниця
- ALU архітектура
- Логічні ворота
- І ворота
- АБО ворота
- НЕ ворота
- Записи
- Список літератури
АЛУ (арифметичне логічний пристрій) являє собою електронну схему, функцією якого є виконання всіх процесів , пов'язаних з процедурами логіки і чисельного розрахунку. Він занесений як незамінний компонент центрального процесорного блоку (ЦП) комп'ютерів.
Останні процесори включають дуже потужні та складні АЛУ. У деяких структурах процесора АЛУ поділяється на арифметичну одиницю та логічну одиницю. Окрім ALU, сьогоднішні процесори включають блок управління.
Джерело: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473
Більшість операцій центрального процесора виконуються одним або декількома АЛУ, коли дані завантажуються з вхідних регістрів. Реєстр - це невеликий вільний простір для зберігання у складі процесора.
Блок управління повідомляє ALU, яку процедуру запустити з цією інформацією, і зберігає результат у регістрі виводу. Блок управління здійснює передачу інформації між регістрами, АЛУ та пам'яттю.
У міру того, як процедури стають складнішими, ALU також займе більше місця в процесорі, коштуватиме більше і генерувати більше тепла.
Операції, проведені АЛУ
ALU в основному присвячений виконанню логічних і математичних операцій, включаючи операції зсуву бітів. Це фундаментальні процеси, які повинні виконуватися майже на всіх даних, які обробляє процесор.
Логічна арифметична одиниця - це компонент ЦП, який виконує всі обчислення, які можуть знадобитися ЦП. Це "обчислювальна" частина комп'ютера, оскільки вона виконує основні арифметичні та логічні операції.
Значна частина процедур носить логічний характер. Відповідно до конструкції ALU, процесору можна надати більше енергії. Однак це також змусить вас використовувати більше енергії та виробляти більше тепла.
Різні операції, проведені АЛУ, можна класифікувати наступним чином:
Логічні операції
Ось різні логічні операції, такі як AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND тощо.
Арифметичні операції
Мається на увазі додавання і віднімання бітів. Хоча іноді використовують множення та ділення, такі операції дорожче виконувати.
Повторне додавання може також використовуватися для заміни множення, а повторне віднімання на заміну поділу.
Операції зсуву біт
Мається на увазі зміщення бітових позицій у певній кількості місць вправо або вліво, що вважається операцією множення.
Арифметико-логічна одиниця
У арифметичній одиниці множення та ділення виконуються серією операцій додавання чи віднімання та зміщенням бітів. Існує кілька способів представити від’ємні числа.
Будь-яка з 16 можливих логічних операцій може бути виконана на логічному диску. Наприклад, протиставлення двох операндів або визнання того, де біти не збігаються.
ALU архітектура
АЛУ може безпосередньо отримувати доступ до входу та виходу до блоку управління процесором, основної пам'яті та пристроїв введення та виведення.
Вхідні та вихідні дані передаються через електронний шлях, який називається шиною. Вхід відповідає інструкції, яка включає в себе один або більше операндів, код операції та, в деяких випадках, код формату.
Код операції показує ALU, яку дію він повинен виконати, окрім операндів, що беруть участь у цій операції. Наприклад, ви можете доручити відняти або порівняти два операнди.
Вихід складається з результату, який буде розміщений в регістрі зберігання, та конфігурації, яка вказуватиме на те, що операція пройшла успішно. Якщо ні, то якийсь стан буде зберігатися в стані машини.
Бітовий потік і операції, які виконуються над ними в підрозділах ALU, управляються ланцюгами затвора.
У цих схемах логічною одиницею послідовності є та, яка спрямовує ворота, через певну послідовність, що відповідає кожному коду операції.
Логічні ворота
Вся інформація в комп’ютері зберігається і обробляється у вигляді двійкових чисел, тобто 0 і 1. Транзисторні комутатори використовуються для обробки двійкових чисел, оскільки в комутаторі є лише два можливі стани: відкритий або зачинено.
Відкритий транзистор, через який не проходить струм, являє собою 0. Закритий транзистор, через який проходить струм, являє собою 1.
Операції можна здійснити підключенням декількох транзисторів. Один транзистор можна використовувати для приводу другого транзистора. Наприклад, комутатор одного транзистора включається або вимикається залежно від стану другого транзистора.
Це відоме як ворота, оскільки це розташування можна використовувати для дозволу або зупинки електричного струму.
Ворота є будівельними блоками АЛУ. Вони побудовані з діодів, резисторів або транзисторів. Ці ворота використовуються в інтегральній схемі для представлення двійкового входу як стану "увімкнено", так і "вимкнено".
АЛУ налаштовано за допомогою комбінаторної схеми. Ця схема використовує логічні ворота, такі як ІЛІ АБО, НЕ для її узгодження.
І ворота
Вхід І має два або більше входів. Вихід воріт AND дорівнює 1, якщо всі входи дорівнює 1. Вхід І повертає 0, якщо будь-який з вхідних даних дорівнює 0.
АБО ворота
АБО затвор може мати два або більше входів. Вихід з АБО завжди буде 1, якщо будь-який з входів 1 і 0, якщо всі входи 0.
НЕ ворота
Найпростіший тип операції - це НЕ ворота. Тут використовується лише один транзистор. Він використовує один вхід і виробляє єдиний вихід, який завжди протилежний входу.
Затвор "NOT" використовується для обертання результатів воріт або інвертування булевого стану від 0 до 1 та від 1 до 0. Він також використовується із воротами "І" та "АБО".
При використанні спільно з воротами AND або "OR", ворота NOT представлена невеликим колом перед обома воротами.
Після використання ворота NOT, ворота AND стають NAND, а ворота "OR" стають NOR.
Записи
Вони є дуже важливим компонентом ALU для зберігання інструкцій, проміжних даних, вхідних операндів, доданих операндів, накопиченого результату, який зберігається в акумуляторі, та кінцевого результату.
Регістри забезпечують дуже швидкий доступ до пам'яті, порівняно з кешем, оперативною пам’яттю та жорстким диском. Вони вбудовані в процесор і невеликі.
Список літератури
- Пол Зандберген (2019). Арифметична логічна одиниця (ALU): визначення, дизайн та функція. Вивчення. Взято з: study.com.
- Техопедія (2019). Арифметична логічна одиниця (АЛУ). Взяті з: plasmapedia.com.
- Маргарет Руус (2019). Арифметико-логічна одиниця (АЛУ). Techtarget. Взято з: whatis.techtarget.com.
- Дінеш Тхакур (2019). Що таке арифметична логічна одиниця (ALU)? - Визначення та значення. Примітки до електронного комп’ютера. Взято з: ecomputernotes.com.
- Вікіпедія, безкоштовна енциклопедія (2019). Арифметична логічна одиниця. Взято з: en.wikipedia.org.