Operazioni e architettura Alu (logica aritmetica)

IL Alu (unità aritmetica logica) È un circuito elettronico la cui funzione è svolgere tutti i processi relativi alla logica e alle procedure di calcolo numerico. Figura come un componente indispensabile dell'unità di elaborazione centrale (CPU) dei computer.

Le CPU recenti includono Alu molto potente e complesso. In alcune strutture della CPU, Alu è diviso in un'unità aritmetica e in un'unità logica. Oltre all'Alu, le CPU di corrente includono un'unità di controllo.

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La maggior parte delle operazioni di una CPU sono eseguite da una o più ALU, quando i dati vengono caricati dai record di iscrizione. Un record è un piccolo spazio libero da archiviare come parte di una CPU.

L'unità di controllo indica all'ALU quale procedura dovrebbe essere eseguita con tali informazioni e conservare il risultato in un record di output. L'unità di controllo esegue il trasferimento di informazioni tra record, ALU e memoria.

Man mano che le procedure diventano più complesse, l'Alu occuperà anche più spazio nella CPU, avrà un costo più elevato e genererà più calore.

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Operazioni eseguite dall'Alu

Alu è dedicato principalmente alle operazioni logiche e matematiche, comprese le operazioni di spostamento dei bit. Questi sono processi fondamentali che devono essere eseguiti in quasi tutti i dati elaborati dalla CPU.

L'unità aritmetica logica è quel componente della CPU che esegue tutti i calcoli di cui la CPU potrebbe aver bisogno. È la parte "calcolatrice" del computer, poiché esegue le operazioni aritmetiche e logiche di base.

Gran parte delle procedure sono logiche. Secondo il design che ha l'Alu, maggiore potenza può essere somministrata alla CPU. Tuttavia, renderà anche più energia e produrrà più calore.

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Le diverse operazioni eseguite dall'Alu possono essere classificate come segue:

Operazioni logiche

Ecco le diverse operazioni logiche, come e, o, no, xor, né, nand, ecc.

Operazioni aritmetiche

Si riferisce alla somma e alla sottrazione dei bit. Sebbene talvolta vengano utilizzate moltiplicazione e divisione, queste operazioni sono più costose da eseguire.

Le somme ripetitive possono anche essere utilizzate per sostituire la moltiplicazione e le subtrazioni ripetitive per sostituire la divisione.

Operazioni di spostamento a bit

Si riferisce allo spostamento delle posizioni dei bit in un certo numero di luoghi a destra o a sinistra, che è considerato un'operazione di moltiplicazione.

Unità aritmetica e logica

Nell'unità aritmetica, la moltiplicazione e la divisione vengono effettuate attraverso una serie di operazioni di somma o sottrazione e con lo spostamento dei bit. Esistono diversi modi per rappresentare numeri negativi.

Nell'unità logica, è possibile eseguire una qualsiasi delle 16 possibili operazioni logiche. Ad esempio, contrasta due operandi o riconoscono ciò che i punti non corrispondono.

Architettura Alu

ALU può accedere direttamente sia a ingresso che all'uscita all'unità di controllo del processore, alla memoria principale e ai dispositivi di input e output.

I dati di input e output vengono trasmessi attraverso un percorso elettronico chiamato bus. L'ingresso corrisponde a un'istruzione, che include uno o più operandi, un codice operativo e, in alcuni casi, un codice di formato.

Il codice operativo mostra ALU qual è l'azione che deve eseguire, oltre agli operandi coinvolti in tale operazione. Ad esempio, è possibile indicare che i due operandi vengono sottratti o confrontati.

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L'output è costituito da un risultato che verrà inserito in un record di archiviazione e configurazione che indicherà se l'operazione è stata eseguita correttamente. In caso contrario, un tipo di stato verrà archiviato nello stato della macchina.

Il flusso di bit e le operazioni eseguite su di essi nelle subunità Alu sono controllate dai circuiti di gate.

In questi circuiti, un'unità di sequenza logica è quella che dirige le porte, attraverso una sequenza specifica che corrisponde a ciascun codice operativo.

Porte logiche

Tutte le informazioni su un computer sono archiviate e gestite sotto forma di numeri binari, cioè 0 e 1. Per gestire i numeri binari, vengono utilizzati gli interruttori a transistor, poiché ci sono solo due possibili stati su un interruttore: aperto o chiuso.

Un transistor aperto, attraverso il quale non passa la corrente, rappresenta uno 0. Un transistor chiuso, attraverso il quale passa la corrente, rappresenta un 1.

Le operazioni possono essere ottenute collegando più transistor. Un transistor può essere usato per controllare un secondo transistor. Ad esempio, un interruttore a transistor si accende o si spegne a seconda dello stato di un secondo transistor.

Questo è noto come gate, perché questa disposizione può essere utilizzata per consentire o fermare la corrente elettrica.

Le porte sono i blocchi di costruzione dell'Alu. Sono costruiti con diodi, resistenze o transistor. Queste porte sono utilizzate nel circuito integrato per rappresentare un input binario come stato "accensione" e "off".

Alu è configurato attraverso un circuito combinatorio. Questo circuito utilizza porte logiche come e, o no.

E cancello

Gli ingressi e più o più. L'uscita ed è 1 gate se tutti i biglietti sono 1. Il gate e da 0 di conseguenza se uno qualsiasi dei dati di input è 0.

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Org Gate

L'ordine può avere due o più biglietti. L'uscita del cancello ER sarà sempre 1 se una delle voci è 1 e 0 se tutte le ingressi sono 0.

Nessun Guenta

Il tipo di operazione più semplice è un gate non. Questo utilizza un solo transistor. Usa un singolo ingresso e produci una singola uscita, che è sempre l'opposto dell'ingresso.

Il cancello del Nod viene utilizzato per invertire il risultato delle porte o investire lo stato booleano da 0 a 1 e 1 a 0. Viene anche usato con il cancello "e" e "o".

Se usato in combinazione con il cancello e o "o", il nod è rappresentato con un piccolo cerchio davanti a entrambe le porte.

Dopo aver usato il no.

Record

Sono un componente molto importante in Alu per archiviare istruzioni, dati intermedi, opera di ingresso, opere che vengono aggiunte, il risultato accumulato, che è memorizzato in un accumulatore e il risultato finale.

I record forniscono un accesso molto rapido alla memoria, se rispetto alla cache, alla RAM e al disco rigido. Sono costruiti sulla CPU e sono piccoli.

Riferimenti

1. Paul Zandbergen (2019). Unità logica aritmetica (ALU): definizione, design e funzione. Studio. Preso da: studio.com.
2. Ravepedia (2019). Unità logica aritmetica (ALU). Preso da: Ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Unità aritmetica-logica (ALU). Techtarget. Tratto da: whais.Techtarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). Cos'è l'unità logica aritmetica (ALU)? - Definizione e significato. Note di ecomputer. Tratto da: ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Unità logica aritmetica. Preso da: in.Wikipedia.org.