De ALU (logisk aritmetisk enhet) Det är en elektronisk krets vars funktion är att utföra alla processer relaterade till procedurerna för logik och numerisk beräkning. Det är listat som en oumbärlig komponent i datorns centralbehandlingsenhet (CPU).
Nya processorer inkluderar mycket kraftfulla och komplexa ALU: er. I vissa CPU-strukturer är ALU uppdelad i en aritmetisk enhet och en logisk enhet. Förutom ALU inkluderar nuvarande processorer en styrenhet.
De flesta operationerna hos en CPU utförs av en eller flera ALU: er när data laddas från ingångsregister. Ett register är ett litet ledigt utrymme att lagra som en del av en CPU.
Styrenheten berättar för ALU vilken procedur som ska köras med den informationen och sparar resultatet i ett utgångsregister. Styrenheten utför överföringen av information mellan register, ALU och minne.
När procedurer blir mer komplexa kommer ALU också att ta upp mer CPU-utrymme, kosta mer och generera mer värme..
Artikelindex
ALU är främst tillägnad att utföra logiska och matematiska operationer, inklusive bitförskjutningsoperationer. Det här är grundläggande processer som måste köras på nästan all data som processorn bearbetar.
Den logiska aritmetiska enheten är den komponenten i CPU: n som utför alla beräkningar som CPU: n kan behöva. Det är den "beräknande" delen av datorn, eftersom den utför grundläggande aritmetiska och logiska operationer..
Mycket av förfarandena är av logisk karaktär. Enligt designen av ALU kan processorn ges mer kraft. Men det kommer också att använda mer energi och producera mer värme..
De olika operationerna som utförs av ALU kan klassificeras enligt följande:
Här är de olika logiska operationerna, till exempel AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, etc..
Avser tillägg och subtraktion av bitar. Även om multiplikation och delning ibland används är dessa operationer dyrare att utföra.
Du kan också använda repetitivt tillägg för att ersätta multiplikation och repetitiv subtraktion för att ersätta division.
Det hänvisar till förskjutningen av bitpositionerna på ett visst antal platser åt höger eller vänster, vilket betraktas som en multiplikationsoperation.
I den aritmetiska enheten utförs multiplikation och delning av en serie tilläggs- eller subtraktionsoperationer och genom att flytta bitarna. Det finns flera sätt att representera negativa siffror.
Vilken som helst av 16 möjliga logiska operationer kan utföras på den logiska enheten. Till exempel kontrasterar två operander eller känner igen var bitarna inte matchar.
ALU har direkt åtkomst till både in- och utgång till processorstyrenheten, huvudminnet och in- och utmatningsenheter.
In- och utdata överförs via en elektronisk väg som kallas en buss. Ingången motsvarar en instruktion som innehåller en eller flera operander, en operationskod och i vissa fall en formatkod.
Operationskoden visar ALU vilken åtgärd den ska utföra, förutom de operander som är involverade i den operationen. Du kan till exempel ange att de två operanderna subtraheras eller jämförs.
Utgången består av ett resultat som kommer att placeras i ett lagringsregister och en konfiguration som indikerar om operationen lyckades. Om inte, kommer någon form av tillstånd att lagras i maskintillståndet.
Bitströmmen och de operationer som utförs på dem i ALU-underenheterna styrs av grindkretsar.
I dessa kretsar är en logisk sekvensenhet den som styr grindarna genom en specifik sekvens som motsvarar varje operationskod.
All information i en dator lagras och hanteras i form av binära tal, det vill säga 0 och 1. Transistoromkopplare används för att hantera binära nummer, eftersom det bara finns två möjliga tillstånd i en omkopplare: öppen eller stängd.
En öppen transistor, genom vilken ingen ström passerar, representerar en 0. En sluten transistor, genom vilken ström passerar, representerar en 1.
Operationer kan åstadkommas genom att ansluta flera transistorer. En transistor kan användas för att driva en andra transistor. Till exempel växlar en transistor till eller från beroende på tillståndet för en andra transistor..
Detta är känt som en grind, eftersom detta arrangemang kan användas för att tillåta eller stoppa elektrisk ström.
Portarna är byggstenarna i ALU. De är byggda av dioder, motstånd eller transistorer. Dessa grindar används i den integrerade kretsen för att representera en binär ingång som "till" och "av" -tillstånd..
ALU konfigureras genom en kombinatorisk krets. Denna krets använder logiska grindar som AND, OR, NOT för dess konformation.
OCH-grinden har två eller flera ingångar. Utgången från AND-grinden är 1 om alla ingångar är 1. AND-grinden returnerar 0 om någon av ingångsdata är 0.
ELLER-grinden kan ha två eller flera ingångar. OR-grindens utgång är alltid 1 om någon av ingångarna är 1 och 0 om alla ingångar är 0.
Den enklaste typen av operation är en NOT gate. Den använder bara en enda transistor. Använder en enda ingång och producerar en enda utgång, vilket alltid är motsatsen till ingången.
NOT-grinden används för att vända resultatet av grindarna eller invertera det booleska tillståndet från 0 till 1 och från 1 till 0. Det används också med grinden “OCH” och “ELLER”..
När den används i kombination med AND- eller “ELLER” -porten representeras NOT-grinden av en liten cirkel framför båda portarna..
Efter att ha använt NOT-grinden blir AND-grindarna NAND och "ELLER" -portarna blir NOR.
De är en mycket viktig komponent i ALU för att lagra instruktioner, mellanliggande data, ingångsoperanderna, de operander som läggs till, det ackumulerade resultatet som lagras i en ackumulator och det slutliga resultatet..
Register ger mycket snabb åtkomst till minne jämfört med cache, RAM och hårddisk. De är inbyggda i CPU och är små.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.