Đơn vị số học logic (ALU) - đó là những gì?

Như được biết, bộ vi xử lý máy tính bao gồm bốn thành phần cơ bản: đơn vị số học logic, một đơn vị đầu vào / đầu ra, và các đơn vị lưu trữ và kiểm soát. một kiến trúc như được định nghĩa trong thế kỷ trước, và, mặc dù thực tế rằng phải mất một thời gian dài, cấu trúc cổ điển của von Neumann vẫn có liên quan.

ALU là gì?

đơn vị số học-logic - là một trong những thành phần của bộ xử lý cần thiết để thực hiện biến đổi logic và số học-type, bắt đầu và kết thúc biểu thức phức tạp tiểu học. toán hạng Bit sử dụng được coi là chiều dài của một từ, hoặc kích thước.

Nhiệm vụ chính của ALU được xử lý dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính. Bên cạnh đó, đơn vị logic số học có thể sản xuất tín hiệu điều khiển mà chỉ đạo một máy tính để chọn cách thích hợp để thực hiện quá trình tính toán cần thiết tùy thuộc vào loại dữ liệu cuối cùng. Tất cả các hoạt động liên quan đến các mạch điện tử, mỗi trong số đó là cấu trúc chia thành hàng ngàn mặt hàng. bảng như thường bystrodeystvennye và có mật độ cao.

Tùy thuộc vào các tín hiệu đó là đầu vào, các ALU thực hiện các loại khác nhau của hoạt động với hai con số. Bất kỳ logic toán học thiết bị máy tính cung cấp cho việc thực hiện các hành động Bốn cơ bản, thay đổi và biến đổi logic. Đặt hoạt động ALU - là đặc trưng chính của nó.

Các thành phần của các đơn vị số học-logic - bốn nhóm chính của các nút tương ứng với các quá trình kiểm soát, truyền tải, lưu trữ và chuyển đổi các dữ liệu đến.

Lưu trữ các nút ALU

Thể loại này bao gồm:

• gây ra, giữ cho các bit phụ trợ và các tính năng khác nhau của kết quả;
• đăng ký chịu trách nhiệm cho sự toàn vẹn của toán hạng, trung cấp và kết quả cuối cùng.

Đôi khi đăng ký đơn vị logic số học có thể được kết hợp trong một đơn vị bộ nhớ chuyên dụng, và gây nên - tạo thành một tình trạng đăng ký duy nhất.

nút truyền ALU

Thể loại này bao gồm:

• xe buýt nối các khối của thiết bị;
• multiplexers và van, chịu trách nhiệm cho việc lựa chọn hướng đi đúng đắn của các hoạt động.

Nút chuyển đổi ALU

Chúng bao gồm:

• adders hoạt động vi-ops;
• mạch thực hiện phép toán logic;
• sang số;
• Bộ hiệu chuẩn cho số học thập phân;
• bộ chuyển đổi mã, được sử dụng để thu thập dữ liệu bổ sung hoặc ngược lại;
• quầy để đếm số chu kỳ thực hiện để thực hiện các biến đổi phụ trợ.

các nút kiểm soát ALU

Thể loại này của các đối tượng là:

• một đơn vị kiểm soát;
• tín hiệu giải mã;
• chuyển đổi đặc điểm mạch logic cần thiết cho sự hình thành của các ngành firmware để thực thi.

Bộ điều khiển vi xử lý hành động

khối này có nhiệm vụ sản xuất của chuỗi chức năng của tín hiệu cần thiết cho việc thực hiện đúng đắn về một lệnh nhất định. Thông thường, việc chuyển đổi được thực hiện trong một vài chu kỳ.

Bộ điều khiển cung cấp thực hiện tự động của chương trình. Hỗ trợ công nghệ này là cần thiết để điều phối công việc của các ngành khác của các thành phần của các thành phần máy.

Trong đơn vị kiểm soát hoạt động đáp ứng microprogramming nguyên tắc cơ bản của việc có một số đặc điểm rõ ràng.

phân loại ALU

đơn vị logic số học hoạt động theo các biến quá trình được chia thành song song và nối tiếp. Sự khác biệt chính giữa ALU là một phương pháp trình bày các toán hạng và hoạt động.

Bởi bản chất của việc sử dụng của đơn vị số học-logic và chia cho khối đa chức năng. Trong loại đầu tiên ALU để thực hiện các hoạt động với các hình thức khác nhau của số nghỉ ngơi được sử dụng là các mạch tương tự được thích nghi với chế độ hoạt động cho các dữ liệu được yêu cầu. Trong các thiết bị khối, tất cả các hoạt động thực hiện thông qua các kiểu dữ liệu phân phối. Đối với hoạt động với số thập phân, các lĩnh vực tự chữ và số, dấu chấm động số hoặc cố định sử dụng các chương trình khác nhau. Trong trường hợp này, một đơn vị logic số học là nhanh hơn nhiều do thực hiện song song của nhiệm vụ nhất định. Nhưng họ cũng có một nhược điểm - chi phí tăng lên để hỗ trợ các thiết bị.

Một đơn vị logic số học theo phương pháp trình bày có thể được sử dụng cho:

• số thập phân;
• số dấu phảy;
• số điểm cố định.

hoạt động thiết bị

Cấu trúc bao gồm một số hoạt động ALU qua các chức năng logic được chia thành các nhóm sau:

• số học thập phân;
• số học nhị phân cho số với một điểm rõ ràng;
• biểu thức số học thập lục phân cho tách nổi;
• địa chỉ hướng dẫn sửa đổi;
• loại hoạt động hợp lý;
• chuyển đổi ruộng chữ và số;
• số học đặc biệt.

máy tính điện tử hiện đại có thể nhận ra tất cả các loại trên các hoạt động, và máy vi tính không có chức năng cơ bản này, vì vậy các thủ tục phức tạp nhất được thực hiện bằng cách kết nối thói quen nhỏ.

Số học và logic thủ tục

Tất cả những hành động ALU có thể được chia thành nhiều nhóm.

phép tính số học bao gồm bộ phận, nhân, module trừ trừ bình thường, bổ sung.

Bằng cách biến đổi logic nhóm bao gồm các logic "và" và "hay", có nghĩa là, kết hợp và phân ly, và so sánh các dữ liệu về bình đẳng. thủ tục như vậy thường được thực hiện trên những lời nhị phân bao gồm một đa số bit.

Các phép tính số học đặc biệt bao gồm những thay đổi bình thường, logic và số học. Giữa những biến đổi là một sự khác biệt đáng kể. Nếu sự thay đổi số học ở vị trí chỉ thay đổi ký tự số, sau đó các bit dấu hiệu logic được gắn liền với chuyển động.

Mỗi hoạt động, diễn ra bằng cách sử dụng các đơn vị số học-logic, có thể được gọi là một chuỗi các chức năng logic loại, được mô tả Logic multibit cho máy tính điện tử. Ví dụ, đối với một máy tính nhị phân sử dụng logic nhị phân, và như vậy, xuống hệ thống thập phân.

Tuyệt đối tất cả các biến đổi số học-logic có toán hạng riêng của mình và kết quả đầu ra được hiểu là chuỗi bit với mười sáu bit. Ngoại lệ duy nhất là nguyên thủy ký divs chia. Một loạt các cờ cho phép để giải thích các số liệu về sản lượng của cả hai con số với dấu trừ hoặc cộng tràn. Logic dựa trên sự biến đổi của các bit modulo số học. Lá cờ được đặt, nếu có những thay đổi bất ngờ trong dấu. Ví dụ, thêm hai số dương, bạn có để có được một kết quả với một dấu "+". Nhưng nếu có một carry vào đơn vị thiết lập dấu bit, và kết quả là âm tính, cờ tràn được thiết lập.

Logic được dựa trên số học unsigned carry bit. Cờ này được thiết lập bởi hệ thống, nếu mang được tạo ra từ các bit quan trọng nhất không thể được viết như một kết quả. Đây chút ALU rất hiệu quả khi được sử dụng với biến đổi đại diện tiết.

phần kết luận

ALU được sử dụng để thực hiện biến đổi logic và số học trên các toán hạng cần thiết trong vai trò mà thường phục vụ các lệnh hoặc mã số. Sau khi bước thực hiện kết quả được trả về cho thiết bị lưu trữ để sử dụng trong các phép tính sau.