ALU (logisk aritmetisk enhet) operasjoner og arkitektur

De ALU (logisk aritmetisk enhet) Det er en elektronisk krets hvis funksjon er å utføre alle prosessene relatert til logikken og numeriske beregningsprosedyrer. Figur som en uunnværlig komponent i den sentrale prosesseringsenheten (CPU) på datamaskiner.

Nyere CPUer inkluderer Alu veldig kraftige og sammensatte. I noen CPU -strukturer er ALU delt inn i en aritmetisk enhet og en logisk enhet. I tillegg til ALU, inkluderer nåværende CPUer en kontrollenhet.

Kilde: CC By-SA 3.0, https: // Commons.Wikimedia.org/w/indeks.PHP?Curid = 168473

De fleste av operasjonene til en CPU blir utført av en eller flere ALU, når dataene lastes fra inngangspostene. En plate er en liten ledig plass å lagre som en del av en CPU.

Kontrollenheten indikerer for ALU hvilken prosedyre som skal utføres med den informasjonen, og holde resultatet i en utgangsoppføring. Kontrollenheten utfører overføring av informasjon mellom poster, ALU og minne.

Etter hvert som prosedyrene blir mer komplekse, vil ALU også okkupere mer plass i CPU, det vil ha en høyere kostnad, og vil generere mer varme.

[TOC]

Operasjoner utført av ALU

ALU er først og fremst dedikert til logiske og matematiske operasjoner, inkludert bitforskyvningsoperasjoner. Dette er grunnleggende prosesser som må utføres i nesten alle dataene som er behandlet av CPU.

Den logiske aritmetiske enheten er den komponenten i CPU som utfører alle beregningene som CPU kan trenge. Det er "kalkulator" -delen av datamaskinen, siden den utfører den grunnleggende aritmetiske og logiske operasjonene.

Mye av prosedyrene er logiske. I henhold til utformingen som ALU har, kan CPU -en større kraft gis til CPU. Imidlertid vil det også lage mer energi og produsere mer varme.

Kan tjene deg: fil for stort til destinasjonsfilsystemet

De forskjellige operasjonene utført av ALU kan klassifiseres som følger:

Logiske operasjoner

Her er de forskjellige logiske operasjonene, for eksempel og, eller ikke, XOR, NOR, NAND, etc.

Aritmetiske operasjoner

Det refererer til summen og subtraksjon av biter. Selv om multiplikasjon og inndeling noen ganger brukes, er disse operasjonene dyrere å utføre.

Repeterende summer kan også brukes til å erstatte multiplikasjon og repeterende subtraksjoner for å erstatte divisjonen.

Bits forskyvningsoperasjoner

Det refererer til forskyvningen av BITS -posisjoner på et visst antall steder til høyre eller til venstre, som regnes som en multiplikasjonsoperasjon.

Aritmetikk og logisk enhet

I den aritmetiske enheten utføres multiplikasjon og inndeling gjennom en serie sum eller subtraksjonsoperasjoner og med forskyvningen av bitene. Det er flere måter å representere negative tall.

I logikkenheten kan noen av de 16 mulige logiske operasjonene utføres. Kontrast for eksempel to operander eller gjenkjenner hvilke steder bitene ikke stemmer.

Alu -arkitektur

ALU kan direkte få tilgang til både inngang og utgang til prosessorkontrollenheten, hovedminnet og inngangs- og utgangsenhetene.

Inngangs- og utgangsdataene overføres gjennom en elektronisk rute som kalles buss. Inngangen tilsvarer en instruksjon, som inkluderer en eller flere operander, en operasjonskode og i noen tilfeller en formatkode.

Operasjonskoden viser ALU hva som er handlingen som den må utføre, i tillegg til operandene som er involvert i nevnte operasjon. For eksempel kan du indikere at de to operandene blir trukket fra eller sammenlignet.

Kan tjene deg: Hvilke typer produkter blir utdypet med elastomerer?

Utgangen består av et resultat som vil bli plassert i en lagrings- og konfigurasjonspost som vil indikere om operasjonen ble utført vellykket. Hvis ikke, vil en eller annen type status bli lagret i maskinens tilstand.

Flyt av biter og operasjonene som er utført på dem i ALU -underenhetene, kontrolleres av portkretser.

I disse kretsene er en logisk sekvensenhet den som leder portene, gjennom en spesifikk sekvens som tilsvarer hver operasjonskode.

Logiske porter

All informasjon på en datamaskin lagres og håndteres i form av binære tall, det vil si 0 og 1. For å håndtere binære tall brukes transistorbrytere, siden det bare er to mulige tilstander på en bryter: åpne eller lukkede.

En åpen transistor, som ingen strøm passerer, representerer en 0. En lukket transistor, som strømmen passerer, representerer en 1.

Operasjoner kan oppnås ved å koble til flere transistorer. En transistor kan brukes til å kontrollere en andre transistor. For eksempel slås en transistorbryter av eller av, avhengig av tilstanden til en andre transistor.

Dette er kjent som Gate, fordi denne bestemmelsen kan brukes til å tillate eller stoppe elektrisk strøm.

Portene er konstruksjonsblokkene til ALU. De er bygget fra dioder, motstander eller transistorer. Disse portene brukes i den integrerte kretsen for å representere en binær inngang som en "tenning" og "off" tilstand.

Alu er konfigurert gjennom en kombinatorisk krets. Denne kretsen bruker logiske porter som og, eller ikke.

Og port

Og flere eller flere innganger. Og er 1 portutgang hvis alle billetter er 1. Porten og da 0 som et resultat hvis noen av inndataene er 0.

Kan tjene deg: Hva er den tredje normale skjemaet? (Databaser)

Org gate

Bestillingsport kan ha to eller flere billetter. Utgangen til ER -porten vil alltid være 1 hvis noen av oppføringene er 1 og 0 hvis alle inngangene er 0.

Ingen guenta

Den enkleste typen operasjon er en ikke port. Dette bruker bare en enkelt transistor. Bruk en enkelt inngang og produser en enkelt utgang, som alltid er det motsatte av inngangen.

Nod Gate brukes til å snu resultatet av portene eller investere den boolske staten fra 0 til 1 og 1 til 0. Det brukes også med "og" og "eller" -porten.

Når den brukes i forbindelse med og eller "eller" -porten, er ikke nikk representert med en liten sirkel foran begge portene.

Etter å ha brukt ikke.

Poster

De er en veldig viktig komponent i ALU for å lagre instruksjoner, mellomdata, inngangsoperaen, operandene som er lagt til, det akkumulerte resultatet, som er lagret i en akkumulator og det endelige resultatet.

Poster gir veldig rask tilgang til minne, sammenlignet med cache, ram og harddisk. De er bygget på CPU og er små.

Referanser

1. Paul Zandbergen (2019). Aritmetisk logikkenhet (ALU): Definisjon, design og funksjon. Studere. Hentet fra: studie.com.
2. Ravepedia (2019). Aritmetisk logikkenhet (ALU). Hentet fra: ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Aritmetikk-logisk enhet (ALU). TechTarget. Hentet fra: hva.TechTarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Hva er aritmetisk logikkenhet (ALU)? - Definisjon og mening. Ecomputer -notater. Hentet fra: ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Aritmetisk logikkenhet. Hentet fra: i.Wikipedia.org.