АЛУ (ЛОГИЧКА АРИТМЕТИЧКА ЈЕДИНИЦА): ОПЕРАЦИЈЕ И АРХИТЕКТУРА - ТЕХНОЛОГИЈА - 2025

Алу (аритметика логичка јединица) је електронски склоп чија је функција да обавља све процесе који се односе на поступке логике и нумеричке обрачун. Наведена је као неизоставна компонента централне процесне јединице (ЦПУ) рачунара.

Недавни централни процесори укључују веома моћне и сложене АЛУ-ове. У неким структурама ЦПУ-а, АЛУ је подељен на аритметичку јединицу и логичку јединицу. Поред АЛУ-а, данашњи ЦПУ-и садрже и контролну јединицу.

Извор: ЦЦ БИ-СА 3.0, хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/в/индек.пхп?цурид=168473

Већину операција ЦПУ-а обавља један или више АЛУ-а, када се подаци учитавају из улазних регистара. Регистар је мали слободан простор за смештање као део процесора.

Управљачка јединица говори АЛУ-у у којој се процедури извршава с тим информацијама и спрема резултат у излазни регистар. Управљачка јединица врши пренос информација између регистара, АЛУ и меморије.

Како процедуре постају сложеније, АЛУ ће такође заузети више простора ЦПУ-а, коштати више и стварати више топлоте.

Операције које проводи АЛУ

АЛУ је првенствено намењен извођењу логичких и математичких операција, укључујући операције померања бита. Ово су основни процеси који се морају извести на готово свим подацима које ЦПУ обрађује.

Логична аритметичка јединица је она компонента ЦПУ-а која врши све прорачуне које ће ЦПУ можда требати. То је „рачунски“ део рачунара, јер обавља основне аритметичке и логичке операције.

Велики део поступака је логичне природе. Према дизајну АЛУ-а, ЦПУ-у се може дати већа снага. Међутим, такође ће узроковати да трошите више енергије и производите више топлоте.

Различите операције које спроводи АЛУ могу се класификовати на следећи начин:

Логичке операције

Ево различитих логичких операција, као што су АНД, ИЛИ, НОТ, КСОР, НОР, НАНД, итд.

Аритметичке операције

Односи се на сабирање и одузимање битова. Иако се понекад користе множење и дељење, ове се операције скупље изводе.

Понављајуће сабирање се такође може користити за замену множења, а понављајуће одузимање за замену за дељење.

Операције помака бита

Односи се на померање положаја бита на одређеном броју места удесно или улево, што се сматра операцијом множења.

Аритметичка и логичка јединица

У аритметичкој јединици множење и дељење се изводи низом додавања или одузимања и премештањем бита. Постоји неколико начина за представљање негативних бројева.

Било која од 16 могућих логичких операција може се извести на логичком погону. На примјер, контраста два операнда или препознавање гдје се битови не подударају.

АЛУ архитектура

АЛУ може директно приступити улазу и излазу управљачкој јединици процесора, главној меморији и уређајима за унос и излаз.

Улазни и излазни подаци преносе се путем електроничке стазе која се назива сабирница. Улаз одговара упутству, које укључује један или више операнда, оперативни код и, у неким случајевима, код за формат.

Операциони код показује АЛУ коју би радњу требао извршити, поред операнда који су укључени у ту операцију. На пример, можете да подучите два операнда да се одузму или упореде.

Излаз се састоји од резултата који ће бити смештен у регистар складишта и конфигурације која ће указивати да ли је операција успела. Ако није, нека врста стања биће сачувана у стању машине.

Струјом бита и операцијама које се на њима извршавају у АЛУ подјединицама управљају кругови капија.

У тим круговима, логичка јединица секвенце је она која усмерава капије, кроз одређену секвенцу која одговара сваком коду рада.

Логичке капије

Све информације у рачунару се чувају и њима се рукује у облику бинарних бројева, то јест 0 и 1. Транзисторске склопке се користе за руковање бинарним бројевима, будући да у прекидачу постоје само два могућа стања: отворено или затворено.

Отворени транзистор, кроз који не пролази струја, представља 0. Затворени транзистор, кроз који пролази струја, представља 1.

Операције се могу извршити повезивањем више транзистора. Један транзистор може се користити за погон другог транзистора. На пример, прекидач за један транзистор се укључује или искључује у зависности од стања другог транзистора.

То је познато као капија, јер се овај распоред може користити за омогућавање или заустављање електричне струје.

Капије су грађевни блокови АЛУ. Граде се од диода, отпорника или транзистора. Ове капије се користе у интегрисаном кругу да представљају бинарни улаз као стање "укључено" и "искључено".

АЛУ се конфигурише кроз комбинаторички круг. Овај круг користи логичке капије као што су АНД, ИЛИ, НОТ за његово уобличавање.

И капија

Капија И има два или више улаза. Излаз врата АНД је 1 ако су сви улази 1. Капија АНД враћа 0 ако је било који од улазних података 0.

ИЛИ капија

ИЛИ капија може имати два или више улаза. Излаз ИЛИ врата ће увијек бити 1 ако је било који од улаза 1 и 0 ако су сви улази 0.

НИЈЕ капија

Најједноставнија врста операције је НЕ врата. Користи само један транзистор. Користи један улаз и производи један излаз, који је увек супротан уносу.

Капија НОТ користи се за поништавање резултата капија или обрнуто стање Боола од 0 до 1 и од 1 до 0. Користи се и са вратима „АНД“ и „ОР“.

Када се користи заједно са вратима АНД или „ОР“, капија НОТ је представљена малим кругом испред обе капије.

Након коришћења капије НОТ, капије АНД постају НАНД, а капије "ИЛИ" постају НОР.

Рецордс

Они су веома важна компонента у АЛУ-у за чување упутстава, интермедијарних података, улазних операнда, додатих операндова, акумулираног резултата, који се чува у акумулатору, и коначног резултата.

Регистри омогућавају веома брз приступ меморији, у поређењу с предмеморијом, РАМ-ом и чврстим диском. Они су уграђени у ЦПУ и мали су.

Референце

1. Паул Зандберген (2019). Аритметичка логичка јединица (АЛУ): Дефиниција, дизајн и функција. Студи. Преузето са: студи.цом.
2. Техопедиа (2019). Аритметичка логичка јединица (АЛУ). Преузето са: роофпедиа.цом.
3. Маргарет Роусе (2019). Аритметичко-логичка јединица (АЛУ). Тецхтаргет. Преузето са: вхатис.тецхтаргет.цом.
4. Динесх Тхакур (2019). Шта је аритметичка логичка јединица (АЛУ)? - Дефиниција и значење. Е-компјутерске белешке. Преузето са: ецомпутернотес.цом.
5. Википедија, бесплатна енциклопедија (2019). Аритметичка логичка јединица. Преузето са: ен.википедиа.орг.