/ / Aritmetinis loginis blokas (ALU) - kas tai yra?

Aritmetinis loginis blokas (ALU) - kas tai yra?

Kaip žinoma, kompiuterio procesorius susideda išketuri pagrindiniai komponentai: aritmetinis loginis įrenginys, I / O modulis, taip pat atminties ir valdymo vienetai. Ši architektūra buvo apibrėžta praėjusį šimtmetį ir, nepaisant to, kad praėjo daug laiko, klasikinė von Neumanno struktūra išlieka aktuali.

Kas yra ALU?

Aritmetinis loginis įtaisas yra vienas išprocesoriaus komponentai, kurie reikalingi loginio ir aritmetinio tipo transformavimui, pradedant elementariu ir baigiant sudėtingomis išraiškomis. Naudotų operandų bitų dydis paprastai laikomas žodžio ilgiu arba dydžiu.

aritmetinis loginis blokas

Pagrindinis ALU uždavinys yra apdorotiduomenys, saugomi kompiuterio RAM. Be to, aritmetinis loginis įrenginys gali kurti valdymo signalus, kurie nukreipia kompiuterį pasirinkti tinkamą kelią, reikalingą skaičiavimo procesui atlikti, priklausomai nuo galutinių duomenų tipų. Visos operacijos apima elektronines grandines, kurių kiekviena yra struktūriškai suskirstyta į tūkstančius elementų. Tokios plokštės paprastai yra greitos ir labai tankios.

Priklausomai nuo signalų, kurie siunčiami įįvestis, ALU atlieka skirtingų operacijų tipus su dviem skaičiais. Bet koks kompiuterio aritmetinis loginis įtaisas leidžia įgyvendinti keturis pagrindinius veiksmus, poslinkius ir loginius pakeitimus. ALU operacijų rinkinys yra jo pagrindinė charakteristika.

valdymo prietaisai

Aritmetinio loginio įrenginio sudedamosios dalys yra keturios pagrindinės mazgų grupės, atitinkančios gaunamų duomenų valdymo, perdavimo, saugojimo ir transformavimo procesus.

ALU saugojimo vienetai

Ši kategorija apima:

  • Triggeriai, saugantys pagalbinius bitus ir skirtingus rezultatų požymius;
  • Registrai, atsakingi už operandų vientisumą, tarpiniai ir galutiniai rezultatai.

Kartais aritmetinio loginio įrenginio registrai gali būti sujungti į specializuotą atminties bloką, o suaktyvinti - sudaro vieną valstybinį registrą.

Transmisijos mazgai ALU

Ši kategorija apima:

  • autobusai, jungiantys prietaiso blokus tarpusavyje;
  • Multiplexeriai ir vožtuvai, atsakingi už teisingą operacijų kryptį.

Konversijos mazgų ALU

Tai apima:

  • vasaros, atliekančios mikrooperacines operacijas;
  • loginio vykdymo schemos;
  • keitikliai;
  • dešimtainės aritmetinės korekcijos;
  • kodų keitikliai, naudojami atvirkštiniams ar papildomiems duomenims gauti;
  • skaitikliai skaičiuoti užbaigtų ciklų skaičių ir papildomų transformacijų įgyvendinimui.

Valdymo mazgai ALU

Ši objektų kategorija apima:

  • valdymo blokas;
  • signalo dekoderis;
  • loginės pertvarkos schemos, reikalingos programinės įrangos vykdymo šakoms formuoti.

Procesoriaus valdymo bloko veiksmai

Šis vienetas yra atsakingas už funkcinių signalų seka, reikalingą norint tinkamai įvykdyti nurodytą komandą. Paprastai tokie transformacijos realizuojami keliems ciklams.

Valdymo įtaisas automatiškai atlieka programą. Tuo pačiu metu dalyvauja ir kitų mašinų sudedamųjų dalių koordinuotos šakos.

Pagrindinis valdymo programinės įrangos mikroprogramavimo principas, turintis aiškų skaičių savybių, yra atsakingas už valdymo prietaiso veikimą.

ALU klasifikacija

Aritmetiniai loginiai įtaisai pagal metodąKintamieji yra padalinti į lygiagrečius ir nuoseklius kintamuosius. Pagrindinis skirtumas tarp šių ALU yra tai, kaip operandai yra atstovaujami ir atliekamos operacijos.

Pagal naudojimo pobūdį aritmetinis-loginisprietaisai yra suskirstyti į daugiafunkcines ir blokines. Pirmojo tipo ALU, tos pačios schemos naudojamos atliekant operacijas su skirtingomis skaičių atstovavimo formomis, kurios pritaikomos prie prašomo darbo su duomenimis režimo. Į blokinius įrenginius visos operacijos atliekamos paskirstant pagal duomenų tipus. Operacijoms su dešimtainiais skaičiais, skaitmeniniais ir abėcėlių laukais, skaitmenimis su kintama arba fiksuota taške, naudojamos skirtingos schemos. Tuo pačiu metu aritmetinis loginis įrenginys veikia daug greičiau dėl lygiagrečiai atliktų užduočių. Tačiau jie taip pat turi nepalankią padėtį - padidėjusios įrangos paramos išlaidos.

Aritmetinis loginis įtaisas gali būti naudojamas:

  • dešimtainiai skaičiai;
  • skaičiai su kintama taške;
  • skaičiai su fiksuoto taško.

Įrenginio operacijos

ALU struktūra reikalauja vykdyti veiksmus per logines funkcijas, kurios yra suskirstytos į tokias grupes:

  • dešimtainė aritmetė;
  • dvejetainė aritmetika skaičiams su aiškiai pažymėtu tašku;
  • šešioliktainė aritmetinė reikšmė išraiškoms su slankiuoju skirtuku;
  • komandų adresų keitimas;
  • loginio tipo operacijos;
  • alfanumerinių laukų transformacija;
  • speciali aritmetika.

aritmetines operacijas

Šiuolaikiniai elektroniniai kompiuteriaigalėtų įgyvendinti visų minėtų rūšių veikla, o mikrokompiuteris neturi tokios pagrindines funkcijas, todėl labiausiai sudėtingų procedūrų, atliekamų per mažų subprograms ryšį.

Aritmetines operacijas ir logines procedūras

Visi ALU veiksmai gali būti suskirstyti į kelias grupes.

Aritmetines operacijas sudaro padalijimas, daugyba, modulių atimtis, įprastas atimtis ir papildymas.

aritmetinio loginio įrenginio sudedamosios dalys

Į grupę loginių transformacijųlogiška "ir" ir "arba", tai yra jungtis ir disjunction, taip pat lyginamųjų duomenų palyginimas. Paprastai tokios procedūros atliekamos dvejetainiuose žodžiuose, sudarytuose iš daugybės bitų.

kompiuterio aritmetinė logika

Susiję specialūs aritmetiniai veiksmainormalizavimas, loginiai ir aritmetiniai poslinkiai. Tarp šių pokyčių yra didelis skirtumas. Jei aritmetiniame poslinkyje vienoje vietoje pakeičiami tik skaitmeniniai skaitmenys, tada loginiu ženklu skaitmenis pridedamas prie judesio.

Kiekviena operacija, kuri vyksta peraritmetinio loginio įrenginio naudojimas gali būti vadinamas loginio tipo funkcijų sekomis, kurios aprašomos daugybinių loginių elementų elektroniniams kompiuteriams. Pavyzdžiui, dvejetainiai kompiuteriai naudoja dvejetainę logiką ir pan., Iki dešimtosios sistemos.

Visiškai visi aritmetiniai loginiaitransformacijos turi savo operandą, o išvesties rezultatai traktuojami kaip bitų eilutės su šešiolika skaitmenų. Vienintelės išimtys yra DIVS ženklo padalinio primityviai. Įvairios vėliavėlės leidžia išgauti duomenis kaip skaitmenį su minuso ar pliuso ženklu perpildymui. Bibliotekos logika pagrįsta moduliu aritmetika. Žyma dedama, jei su ženklu atsiranda nenuspėjami pokyčiai. Pavyzdžiui, pridedant du teigiamus skaičius, turėtumėte gauti rezultatą su "+" ženklu. Bet jei žymeklis, kuris nustato vienetą ir kurio rezultatas yra neigiamas, įvyksta, tada nustatoma perpildymo vėliava.

alu struktūra

Perdavimo bitų logika pagrįsta nepasirašytaaritmetinis. Ši vėliava nustatoma pagal sistemą, jei rezultatas, gautas iš didžiausio bito, negali būti parašytas. Šis ALU bitas yra labai efektyvus, kai naudojate transformacijas su daugybe pateikimų.

Išvada

Aritmetinis loginis įtaisas naudojamasAtlieka loginius ir aritmetinius transformacijos per būtinus operandus, kuriuose dažnai veikia vaidmenų komandos ar numerių kodai. Po to, kai veiksmas baigtas, rezultatas grąžinamas į atmintį, kad būtų naudojamasi šiais skaičiavimais.

Skaityti daugiau: