ALU (logisk aritmetisk enhet) operationer och arkitektur

De ALU (logisk aritmetisk enhet) Det är en elektronisk krets vars funktion är att utföra alla processer relaterade till logiken och numeriska beräkningsförfaranden. Figur som en oumbärlig komponent i den centrala bearbetningsenheten (CPU) för datorer.

Nya CPU: er inkluderar ALU mycket kraftfull och komplex. I vissa CPU -strukturer är ALU uppdelad i en aritmetisk enhet och en logisk enhet. Förutom ALU inkluderar nuvarande CPU: er en kontrollenhet.

Källa: CC BY-SA 3.0, https: // commons.Wikimedia.org/w/index.Php?Curid = 168473

De flesta av operationerna för en CPU utförs av en eller flera ALU, när uppgifterna laddas från inträdesposterna. En skiva är ett litet ledigt utrymme att lagra som en del av en CPU.

Kontrollenheten indikerar för ALU vilken procedur som ska köras med den informationen och behålla resultatet i en utgångspost. Kontrollenheten utför överföring av information mellan poster, ALU och minne.

När procedurerna blir mer komplexa kommer ALU också att uppta mer utrymme i CPU, den kommer att ha en högre kostnad och kommer att generera mer värme.

[TOC]

Operationer som utförs av Alu

ALU är främst hängiven till logiska och matematiska operationer, inklusive bitförskjutningsoperationer. Dessa är grundläggande processer som måste utföras i nästan alla data som behandlas av CPU.

Den logiska aritmetiska enheten är den delen av CPU som kör alla beräkningar som CPU kan behöva. Det är "kalkylatorn" -delen av datorn, eftersom den utför de grundläggande aritmetiska och logiska operationerna.

Mycket av procedurerna är logiska. Enligt den design som ALU har kan den större kraften ges till CPU. Men det kommer också att göra mer energi och producera mer värme.

Kan tjäna dig: arkiv för stor för destinationsfilsystemet

De olika operationerna som utförs av ALU kan klassificeras enligt följande:

Logiska operationer

Här är de olika logiska operationerna, såsom och, inte, xor eller, nand, etc.

Aritmetiska operationer

Det hänvisar till summan och subtraktionen av bitar. Även om multiplikation och uppdelning ibland används är dessa operationer dyrare att utföra.

Upprepade summor kan också användas för att ersätta multiplikation och repetitiva subtraktioner för att ersätta divisionen.

Bitar förskjutningsoperationer

Det hänvisar till förskjutningen av bitar positioner på ett visst antal platser till höger eller till vänster, som betraktas som en multiplikationsoperation.

Aritmetisk och logisk enhet

I den aritmetiska enheten utförs multiplikation och uppdelning genom en serie summa eller subtraktionsoperationer och med förflyttningen av bitarna. Det finns flera sätt att representera negativa siffror.

I logikenheten kan någon av de 16 möjliga logiska operationerna utföras. Kontrastera till exempel två operander eller känna igen vilka platser bitarna inte matchar.

ALU -arkitektur

ALU kan direkt komma åt både ingång och utgång till processorstyrenheten, huvudminnet och inmatnings- och utgångsenheterna.

Ingångs- och utgångsdata överförs via en elektronisk rutt som heter BUS. Ingången motsvarar en instruktion, som innehåller en eller flera operander, en operationskod och i vissa fall en formatkod.

Operationskoden visar ALU vad är åtgärden som den måste utföra, utöver de operander som är involverade i nämnda operation. Till exempel kan du indikera att de två operandarna subtraheras eller jämförs.

Kan tjäna dig: vilka typer av produkter utarbetas med elastomerer?

Utgången består av ett resultat som kommer att placeras i en lagrings- och konfigurationspost som kommer att indikera om operationen genomfördes framgångsrikt. Om inte, kommer någon typ av status att lagras i maskinens tillstånd.

Flödet av bitar och de operationer som utförs på dem i ALU -underenheterna styrs av grindkretsar.

I dessa kretsar är en logisk sekvensenhet den som leder grindarna, genom en specifik sekvens som motsvarar varje operationskod.

Logiska grindar

All information på en dator lagras och hanteras i form av binära nummer, det vill säga 0 och 1. För att hantera binära nummer används transistoromkopplare, eftersom det bara finns två möjliga tillstånd på en switch: öppna eller stängda.

En öppen transistor, genom vilken ingen ström passerar, representerar en 0. En stängd transistor, genom vilken ström passerar, representerar en 1.

Operationer kan uppnås genom att ansluta flera transistorer. En transistor kan användas för att styra en andra transistor. Till exempel slår en transistoromkopplare på eller av beroende på tillståndet för en andra transistor.

Detta kallas Gate, eftersom denna bestämmelse kan användas för att tillåta eller stoppa elektrisk ström.

Grindarna är konstruktionsblocken i ALU. De är byggda av dioder, motstånd eller transistorer. Dessa grindar används i den integrerade kretsen för att representera en binär ingång som en "tändning" och "off" -tillstånd.

ALU är konfigurerad genom en kombinatorisk krets. Denna krets använder logiska grindar som och inte.

Och grind

De fler eller fler ingångarna. Och är 1 grindutdata om alla biljetter är 1. Porten och DA 0 som ett resultat om någon av inmatningsdata är 0.

Kan tjäna dig: vad är den tredje normala formen? (Databaser)

Org

Beställningsporten kan ha två eller flera biljetter. ER -portens utgång kommer alltid att vara 1 om någon av posterna är 1 och 0 om alla ingångar är 0.

Ingen guenta

Den enklaste typen av operation är en inte grind. Detta använder bara en enda transistor. Använd en enda ingång och producera en enda utgång, som alltid är motsatsen till ingången.

Nodgrind används för att vända resultatet av grindarna eller investera det booleska tillståndet från 0 till 1 och 1 till 0. Det används också med "och" eller "-grinden.

När den används i samband med och "eller" -porten representeras inte nicken med en liten cirkel framför båda grindarna.

Efter att ha använt inte.

Uppgifter

De är en mycket viktig komponent i ALU för att lagra instruktioner, mellanliggande data, ingångsopera, operanden som läggs till, det ackumulerade resultatet, som lagras i en ackumulator och slutresultatet.

Poster ger mycket snabb åtkomst till minnet, om det jämförs med cache, ram och hårddisk. De är byggda på CPU och är små.

Referenser

1. Paul Zandbergen (2019). Aritmetisk logikenhet (ALU): Definition, design och funktion. Studie. Taget från: studie.com.
2. Ravepedia (2019). Aritmetisk logikenhet (ALU). Taget från: ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Aritmetisk-logisk enhet (ALU). Techtarget. Taget från: Whatis.Techtarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Vad är aritmetisk logikenhet (ALU)? - Definition och mening. ECOMPUTER NOTER. Taget från: ecomputerotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Aritmetisk logikenhet. Taget från: i.Wikipedia.org.