Μια αριθμητική λογική μονάδα (ALU) - τι είναι αυτό;

Όπως είναι γνωστό, ο επεξεργαστής υπολογιστή αποτελείται από τέσσερα βασικά συστατικά: μία αριθμητική λογική μονάδα, μία μονάδα εισόδου / εξόδου, και οι μονάδες αποθηκεύσεως και ελέγχου. Μια τέτοια αρχιτεκτονική ορίζεται κατά τον τελευταίο αιώνα, και, παρά το γεγονός ότι πήρε πολύ χρόνο, η κλασική δομή των von Neumann παραμένει σημαντική.

Ποια είναι η ALU;

Αριθμητική-λογική μονάδα - είναι μία από τις συνιστώσες του επεξεργαστή που απαιτείται για την υλοποίηση λογική και αριθμητική τύπου μετασχηματισμούς, ξεκινώντας και τελειώνοντας στοιχειώδη περίπλοκη εκφράσεις. τελεστές bit που χρησιμοποιείται θεωρείται ότι είναι το μήκος μιας λέξης, ή το μέγεθος.

Το κύριο καθήκον της ALU επεξεργάζεται δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη του υπολογιστή. Επιπλέον, αριθμητική και λογική μονάδα είναι σε θέση να παράγει σήματα ελέγχου που κατευθύνουν έναν υπολογιστή για να επιλέξουν τον σωστό τρόπο για να εκτελέσει την απαραίτητη διαδικασία υπολογιστικού αναλόγως των τελικών τύπων δεδομένων. Όλες οι εργασίες περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά κυκλώματα, καθένα από τα οποία είναι δομικά χωρίζεται σε χιλιάδες αντικείμενα. Τέτοιες σανίδες τυπικά bystrodeystvennye και έχουν υψηλή πυκνότητα.

Ανάλογα με τα σήματα που εισέρχονται, η ALU εκτελεί διάφορα είδη των εργασιών με δύο αριθμούς. Κάθε αριθμητική λογική συσκευή υπολογιστή προβλέπει την εφαρμογή των τεσσάρων βασικών δράσεων, βάρδιες και λογική μετασχηματισμούς. Ρυθμίστε λειτουργίες ALU - είναι το κύριο χαρακτηριστικό του.

Συστατικά του αριθμητικού-λογική μονάδα - οι τέσσερις κύριες ομάδες των κόμβων που αντιστοιχούν με τη διαδικασία ελέγχου, μεταφοράς, αποθήκευσης και μετατροπής των εισερχόμενων δεδομένων.

Αποθήκευση κόμβοι ALU

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει:

• ενεργοποιεί, διατηρώντας τα βοηθητικά bits και τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των αποτελεσμάτων?
• μητρώα που είναι υπεύθυνοι για την ακεραιότητα των τελεστές, ενδιάμεσων και τελικών αποτελεσμάτων.

Μερικές φορές καταγράφει αριθμητική λογική μονάδα μπορεί να συνδυαστεί με μια ειδική μονάδα μνήμης, και ενεργοποιεί - αποτελούν ένα ενιαίο μητρώο κατάσταση.

κόμβους μεταφοράς ALU

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει:

• λεωφορείων διασυνδέει το μπλοκ της συσκευής?
• πολυπλέκτες και οι βαλβίδες, είναι υπεύθυνη για την επιλογή της σωστής κατεύθυνσης των εργασιών.

Κόμβοι μετατρέψει την ALU

Σε αυτά περιλαμβάνονται:

• αθροιστές λειτουργούν μικρολειτουργίες?
• κυκλώματα εκτελούν λογικές πράξεις?
• shifters?
• διορθωτές για δεκαδικό αριθμητικό?
• μετατροπείς κώδικα, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη λήψη πρόσθετων δεδομένων ή αντίστροφη?
• μετρητές για τη μέτρηση του αριθμού των κύκλων που εκτελούνται για την εφαρμογή των βοηθητικών μετασχηματισμών.

κόμβους ελέγχου ALU

Αυτή η κατηγορία των αντικειμένων είναι:

• μία μονάδα ελέγχου?
• σήματα αποκωδικοποιητή?
• μετατροπή χαρακτηριστικά λογικό κύκλωμα που απαιτείται για το σχηματισμό των κλάδων firmware για να εκτελέσει.

μονάδα ελέγχου του επεξεργαστή Δράσης

Αυτό μπλοκ είναι υπεύθυνη για την παραγωγή των λειτουργικών αλληλουχιών των σημάτων που απαιτούνται για την ορθή εκτέλεση μιας δεδομένης εντολής. Τυπικά, τέτοια μετατροπή πραγματοποιούνται σε πολλούς κύκλους.

Η μονάδα ελέγχου παρέχει αυτόματη εκτέλεση του προγράμματος. Η υποστήριξη αυτής της τεχνολογίας είναι απαραίτητη για να συντονίσει το έργο των άλλων κλάδων των συστατικών των εξαρτημάτων της μηχανής.

Κατά τη διάρκεια του ελέγχου λειτουργίας ανταποκρίνεται μικροπρογραμματισμός βασική αρχή της ύπαρξης ενός αριθμού σαφή χαρακτηριστικά.

ταξινόμηση ALU

Αριθμητική και λογική μονάδα που λειτουργεί σύμφωνα με τις μεταβλητές διαδικασίας χωρίζονται σε παράλληλη και σειριακή. Η κύρια διαφορά μεταξύ της ALU είναι μια μέθοδος παρουσίασης των τελεστέους και τις λειτουργίες.

Λόγω της φύσης της χρήσης του αριθμητικού-λογική μονάδα και διαιρείται με την πολυλειτουργική μπλοκ. Στον πρώτο τύπο η ALU για την εκτέλεση λειτουργιών με διαφορετικές μορφές αριθμών ανάπαυσης που χρησιμοποιούνται είναι τα ίδια κυκλώματα τα οποία είναι προσαρμοσμένα στη θέση λειτουργίας προς τα ζητούμενα δεδομένα. Σε συσκευές μπλοκ, όλες οι λειτουργίες που πραγματοποιούνται μέσω των τύπων δεδομένων διανομής. Για τις πράξεις με δεκαδικούς αριθμούς, αλφαβητικά και αριθμητικά πεδία, αριθμητική κινητής υποδιαστολής ή σταθερό χρησιμοποιώντας διάφορα συστήματα. Σε αυτή την περίπτωση, μια αριθμητική λογική μονάδα είναι πολύ πιο γρήγορα λόγω της παράλληλης εκτέλεσης του συγκεκριμένου έργου. Αλλά έχουν επίσης ένα μειονέκτημα - το αυξημένο κόστος για την υποστήριξη του εξοπλισμού.

Μια αριθμητική και λογική μονάδα σύμφωνα με τη μέθοδο της παρουσίασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για:

• δεκαδικό?
• αριθμούς κινητής υποδιαστολής?
• αριθμούς σταθερών σημείων.

λειτουργίες της συσκευής

Η δομή περιλαμβάνει μία σειρά πράξεων ALU μέσω των λογικών λειτουργιών που διαιρούνται στις ακόλουθες ομάδες:

• δεκαδικό αριθμητικό?
• δυαδική αριθμητική για τους αριθμούς με ένα σαφές σημείο?
• δεκαεξαδική αριθμητική εκφράσεις για πλωτό διαχωριστήρα?
• διευθύνσεις οδηγίες τροποποίηση?
• λογική τύπου λειτουργία?
• μετατροπή των αλφαριθμητικών πεδίων?
• ειδική αριθμητική.

Σύγχρονη ηλεκτρονικοί υπολογιστές είναι σε θέση να πραγματοποιήσει όλα τα παραπάνω είδη δραστηριοτήτων, και μικροϋπολογιστών δεν έχουν αυτή την βασική λειτουργικότητα, έτσι ώστε οι πιο πολύπλοκες διαδικασίες που εκτελούνται με τη σύνδεση μικρές ρουτίνες.

Αριθμητικές και λογικές διαδικασία

Όλες οι ενέργειες ALU μπορούν να χωριστούν σε διάφορες ομάδες.

Αριθμητικές πράξεις περιλαμβάνουν διαίρεση, πολλαπλασιασμός, ενότητες αφαίρεση συνήθη αφαίρεσης και πρόσθεσης.

Με λογική μετασχηματισμούς η ομάδα περιλαμβάνει το λογικό «και» και «ή», δηλαδή, συνδυασμό και διάζευξη, και η σύγκριση των δεδομένων σχετικά με την ισότητα. Τέτοιες διαδικασίες συνήθως διεξάγεται στη δυαδική λόγια αποτελείται από ένα πλήθος των bits.

Οι ειδικές αριθμητικές πράξεις περιλαμβάνουν εξομάλυνση, λογική και αριθμητική βάρδιες. Μεταξύ αυτών των μετασχηματισμών είναι μια σημαντική διαφορά. Αν η αριθμητική αλλαγή στην τοποθεσία αλλάξει μόνο αριθμητικά ψηφία, τότε το λογικό κομμάτι σημάδι συνδέεται με την κίνηση.

Κάθε λειτουργία, η οποία λαμβάνει χώρα με τη χρήση της μονάδας αριθμητικής-λογική, μπορεί να ονομάζεται μια ακολουθία λειτουργιών λογικής-τύπου, τα οποία περιγράφονται λογικής πολλαπλών δυαδικών ψηφίων για τις ηλεκτρονικές υπολογιστές. Για παράδειγμα, για ένα δυαδικό υπολογιστή χρησιμοποιεί δυαδική λογική, και ούτω καθεξής, μέχρι το δεκαδικό σύστημα.

Απολύτως όλα τα αριθμητική-λογική μετασχηματισμούς έχει τη δική τελεστές και τα αποτελέσματα εξόδου ερμηνεύονται ως συμβολοσειρές δυαδικών ψηφίων με δεκαέξι δυαδικά ψηφία. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι πρωτόγονοι υπέγραψε divs διαίρεση. Μια ποικιλία από σημαίες επιτρέπουν να ερμηνεύσει τα δεδομένα σχετικά με την έξοδο των δύο αριθμών με ένα μείον ή συν υπερχείλιση. Η λογική βασίζεται στην μετατροπή των bits modulo αριθμητικής. Η σημαία τοποθετείται, αν υπήρξαν απρόσμενες αλλαγές στο σήμα. Για παράδειγμα, η προσθήκη δύο θετικοί αριθμοί, θα πρέπει να πάρει ένα καλό αποτέλεσμα με το σύμβολο «+». Αλλά αν υπάρχει μια μεταφορά στη μονάδα ρύθμισης σημάδι λίγο, και το αποτέλεσμα είναι αρνητικό, η σημαία υπερχείλισης έχει ρυθμιστεί.

Η λογική βασίζεται στο κομμάτι carry ανυπόγραφο αριθμητική. Αυτή η σημαία έχει οριστεί από το σύστημα, εάν η παραγόμενη μεταφορά από το πιο σημαντικό bit δεν μπορεί να γραφτεί ως αποτέλεσμα. Αυτό το bit ALU πολύ αποτελεσματικές όταν χρησιμοποιούνται με μετασχηματισμούς φλύαρη αναπαραστάσεις.

συμπέρασμα

ALU χρησιμοποιείται για την εκτέλεση λογικών και αριθμητικό μετασχηματισμούς κατά τη διάρκεια των απαιτούμενοι τελεστέοι στο ρόλο που συχνά εξυπηρετούν εντολές ή κωδικούς αριθμούς. Μετά την εκτέλεση βημάτων αποτέλεσμα επιστρέφεται στη συσκευή αποθήκευσης για χρήση στα ακόλουθα υπολογισμούς.