En aritmetisk logisk enhet (ALU) - vad är det?

Såsom är känt, datorns processor består av fyra grundläggande komponenter: en aritmetisk logisk enhet, en in- / utenhet, och lagring och kontroll. En sådan arkitektur definieras under det senaste århundradet, och trots att det tog lång tid, den klassiska strukturen av von Neumann är fortfarande relevant.

Vad är ALU?

Aritmetisk-logisk enhet - är en av komponenterna hos processorn som behövs för att genomföra logik- och aritmetisk-typ transformationer, som börjar och slutar elementära komplicerade uttryck. Bit operander som används anses vara längden av ett ord eller storlek.

Huvuduppgiften för ALU bearbetar data som lagras i datorns minne. Dessutom är aritmetiska logikenheten kan producera styrsignaler som styr en dator att välja det korrekta sättet att utföra den nödvändiga beräkningsprocessen beroende på de slutliga datatyperna. All verksamhet innebär elektroniska kretsar, som var och en är strukturellt uppdelad i tusentals objekt. Sådana skivor bystrodeystvennye normalt och har hög densitet.

Beroende på de signaler som matas in, ALU utför olika typer av operationer med två siffror. Varje aritmetisk logisk datorenhet ger för att genomföra fyra grundläggande åtgärder, skift och logiska förändringar. Ställ ALU operationer - är dess främsta kännetecken.

Komponenter i den aritmetiska-logiska enheten - de fyra huvudgrupperna av noder som motsvarar styrprocessen, överföring, lagring och omvandling av inkommande data.

Lagringsnoderna ALU

Denna kategori omfattar:

• triggers, hålla hjälpbitar och olika funktioner i resultaten;
• register som är ansvariga för integriteten av operanderna, de mellanliggande och slutliga resultaten.

registrerar ibland aritmetiska logikenheten kan kombineras i en särskild minnesenhet, och utlöser - bilda en enda statusregister.

ALU överföringsnoder

Denna kategori omfattar:

• buss som förbinder blocken i anordningen;
• multiplexorer och ventiler, är ansvarig för att välja rätt riktning av verksamheten.

Noder förvandla ALU

Dessa inkluderar:

• adderare fungerar mikrooperationer;
• kretsar utför logiska operationer;
• shifters;
• korrigerare för decimal aritmetik;
• kodomvandlare, som används för att erhålla ytterligare data eller omvänd;
• räknare för att räkna antalet cykler som utförs för att genomföra kompletterande transformationer.

ALU kontrollnoder

Denna kategori av objekt är:

• en styrenhet;
• dekodersignaler;
• omvandling av logiska kretsegenskaper som krävs för bildning av de fasta uppkopplingen en förgrening för att exekvera.

Action processorstyrenhet

Detta block är ansvarig för produktionen av funktionella sekvenser av signaler som krävs för korrekt utförande av ett givet kommando. Typiskt är en sådan omvandling realiseras i flera cykler.

Styrenheten ger automatisk exekvering av programmet. Stöd denna teknik är nödvändigt att samordna arbetet i andra grenar av komponenterna i maskinkomponenter.

Under drift styrenhet svarar mikroprogrammering grundläggande principen för att ha ett antal tydliga egenskaper.

klassificering ALU

Aritmetisk logisk enhet som arbetar enligt de processvariabler är indelade i parallella och seriella. Den huvudsakliga skillnaden mellan ALU är en metod för att presentera de operander och operationer.

Genom typ av användning av den aritmetiska logikenheten och divideras med multifunktionsblocket. I den första typen ALU att utföra operationer med olika former av repose Numren samma kretsar som är anpassade till driftläget till de begärda data. I block enheter, alla operationer som utförs via datatyperna distribution. För operationer med decimaltal, alfabetiska och numeriska fält, numeriska flyttals eller fasta med hjälp av olika system. I det här fallet är en aritmetisk logisk enhet mycket snabbare på grund av parallell exekvering av den givna uppgiften. Men de har också en nackdel - de ökade kostnaderna för att stödja utrustningen.

En aritmetisk logikenhet i enlighet med metoden av presentationen kan användas för:

• decimal;
• flyttal;
• fast-punktnummer.

anordningsoperationer

Strukturen innefattar ett antal ALU-operationer via de logiska funktionerna som är indelade i följande grupper:

• decimal aritmetik;
• binär aritmetik för tal med en tydlig punkt;
• hexadecimala aritmetiska uttryck för flytande separator;
• modifiering instruktionsadresser;
• logisk typ operation;
• omvandling av alfanumeriska fälten;
• speciell aritmetik.

Moderna elektroniska datorer har möjlighet att förverkliga alla ovanstående typer av aktivitet och mikrodatorer har inte denna grundläggande funktionalitet, så de mest komplicerade förfaranden som utförs genom att ansluta små rutiner.

Aritmetisk och logisk förfarande

Alla åtgärder ALU kan delas upp i flera grupper.

Aritmetiska operationer inkluderar division, multiplikation, subtraktion moduler vanlig subtraktion och addition.

Genom logiska transformationer gruppen ingår den logiska "och" och "eller", det vill säga tillsammans och disjunktion, och jämförelsen av uppgifter om jämlikhet. Sådana förfaranden är vanligen utförs på binära ord som består av ett flertal bitar.

De speciella aritmetiska operationer inkluderar normalisering, logiska och aritmetiska skift. Mellan dessa transformationer är en signifikant skillnad. Om det aritmetiska skift på den plats bara ändra numeriska siffror, då den logiska teckenbiten är ansluten till rörelse.

Varje operation, som sker med hjälp av den aritmetiska logikenheten, kan kallas en sekvens av logik-typ funktioner, vilka beskrivs multibit logik för elektroniska datorer. Till exempel, för en binär dator använder binär logik, och så vidare ner till decimalsystemet.

Absolut alla aritmetiska-logiska transformationer har sina egna operander och utgångs resultaten tolkas som bitsträngar med sexton bitar. De enda undantagen är primitiver undertecknade division divs. En mängd olika flaggor gör det möjligt att tolka data på utgången av både siffror med ett minus eller plus overflow. Logiken är baserad på omvandlingen av bits modulo aritmetik. Flaggan är placerad, om det har varit oväntade förändringar i skylten. Till exempel lägga till två positiva tal, måste du få ett resultat med ett "+" tecken. Men om det finns en carry på tecken bit inställningsenheten, och resultatet är negativt spillflaggan.

Logiken bygger på carry bit unsigned aritmetik. Denna flagga sätts av systemet, om den genererade carry från den mest signifikanta biten inte kan skrivas som följd. Denna bit ALU mycket effektiva när de används med transformationer verbose representationer.

slutsats

ALU används för att utföra logiska och aritmetiska omvandlingar till önskad operander i rollen som ofta tjänar kommandon eller kodnummer. Efter att steg resultatet återförs till lagringsenheten för användning i följande beräkningar.