V počítačovém systému je ALU hlavní součástí centrální procesorové jednotky, což je zkratka pro aritmetická logická jednotka a provádí aritmetické a logické operace. Je také známá jako celočíselná jednotka (IU), což je integrovaný obvod v CPU nebo GPU, který je poslední komponentou provádějící výpočty v procesoru. Má schopnost provádět všechny procesy související s aritmetickými a logickými operacemi, jako jsou operace sčítání, odčítání a posouvání, včetně booleovských porovnávání (operace XOR, OR, AND a NOT). Také binární čísla mohou provádět matematické a bitové operace. Aritmetická logická jednotka je rozdělena na AU (aritmetická jednotka) a LU (logická jednotka). Operandy a kód, které ALU používá, jí říkají, které operace se musí provést podle vstupních dat. Když ALU dokončí zpracování vstupu, informace se odešle do paměti počítače.

Kromě provádění výpočtů souvisejících se sčítáním a odečítáním, ALU zpracovávají násobení dvou celých čísel, protože jsou navrženy pro provádění celočíselných výpočtů; jeho výsledkem je tedy také celé číslo. Operace dělení však běžně nemusí provádět ALU, protože operace dělení mohou vést k číslu s plovoucí desetinnou čárkou. Místo toho operace dělení obvykle zpracovává jednotka s plovoucí desetinnou čárkou (FPU); další neceločíselné výpočty lze také provádět pomocí FPU.

Kromě toho mohou inženýři navrhnout ALU pro provádění jakéhokoli typu operace. ALU se však stává nákladnější, protože operace se stávají složitějšími, protože ALU ničí více tepla a zabírá více místa v CPU. To je důvod, proč konstruktéři vytvořili výkonnou ALU, která poskytuje jistotu, že CPU je také rychlý a výkonný.

Výpočty potřebné pro CPU jsou zpracovávány aritmetickou logickou jednotkou (ALU); většina operací mezi nimi má logickou povahu. Pokud je CPU vyroben výkonnější, který je vyroben na základě ALU je navržen. Pak vytváří více tepla a odebírá více energie nebo energie. Proto musí být míra mezi tím, jak složitá a výkonná ALU je, a nesmí být dražší. To je hlavní důvod, proč jsou rychlejší CPU dražší; odebírají tedy hodně energie a ničí více tepla. Aritmetické a logické operace jsou hlavní operace, které provádí ALU; také provádí operace bitového posunu.

nahradit řetězec javascriptu

Přestože je ALU hlavní komponentou procesoru, design a funkce ALU se mohou u různých procesorů lišit. Pro tento případ jsou některé ALU navrženy tak, aby prováděly pouze celočíselné výpočty, a některé jsou určeny pro operace s plovoucí desetinnou čárkou. Některé procesory obsahují jedinou aritmetickou logickou jednotku pro provádění operací a jiné mohou obsahovat řadu ALU pro dokončení výpočtů. Operace prováděné ALU jsou:

Logické operace:Logické operace se skládají z NOR, NOT, AND, NAND, OR, XOR a dalších.Operace řazení bitů:Je zodpovědný za posunutí v umístěních bitů doprava nebo doleva o určitý počet míst, která jsou známá jako operace násobení.Aritmetické operace:Ačkoli provádí násobení a dělení, týká se to sčítání a odčítání bitů. Operace násobení a dělení jsou však nákladnější. V místě násobení lze sčítání použít jako náhradu a odčítání pro dělení.

Signály aritmetických logických jednotek (ALU).

ALU obsahuje řadu vstupních a výstupních elektrických spojení, což vedlo k přenosu digitálních signálů mezi externí elektroniku a ALU.

Vstup ALU získává signály z externích obvodů a v reakci na to externí elektronika získává výstupní signály z ALU.

Data: ALU obsahuje tři paralelní sběrnice, které zahrnují dva vstupní a výstupní operandy. Tyto tři sběrnice obsluhují počet signálů, které jsou stejné.

operační kód: Když se ALU chystá provést operaci, je kódem výběru operace popsáno, jaký typ operace ALU provede aritmetickou nebo logickou operaci.

Postavení

datum javascriptu

Výstup:Výsledky operací ALU jsou poskytovány stavovými výstupy ve formě doplňkových dat, protože se jedná o vícenásobné signály. Obvykle jsou stavové signály jako přetečení, nula, provedení, záporné a další obsaženy v obecných ALU. Když ALU dokončí každou operaci, externí registry obsahovaly výstupní stavové signály. Tyto signály jsou uloženy v externích registrech, což vedlo k jejich zpřístupnění pro budoucí operace ALU.Vstup:Když ALU jednou provede operaci, stavové vstupy umožní ALU přístup k dalším informacím pro úspěšné dokončení operace. Kromě toho, uložený přenos z předchozí operace ALU je známý jako jeden bit 'carry-in'.

Konfigurace ALU

Popis toho, jak ALU interaguje s procesorem, je uveden níže. Každá aritmetická logická jednotka obsahuje následující konfigurace:

• Architektura instrukční sady
• Akumulátor
• Zásobník
• Zaregistrujte se k registraci
• Registrovat Stack
• Registrovat paměť

Akumulátor

Mezivýsledek každé operace je obsažen v akumulátoru, což znamená, že Instruction Set Architecture (ISA) není složitější, protože je potřeba podržet pouze jeden bit.

Obecně jsou mnohem rychlejší a méně složité, ale proto, aby byl Akumulátor stabilnější; dodatečné kódy je třeba zapsat, aby se naplnily správnými hodnotami. Bohužel s jedním procesorem je velmi obtížné najít akumulátory pro provádění paralelismu. Příkladem Akumulátoru je stolní kalkulačka.

Zásobník

Kdykoli jsou prováděny nejnovější operace, jsou tyto uloženy na zásobníku, který obsahuje programy v pořadí shora dolů, což je malý registr. Když jsou nové programy přidány ke spuštění, zatlačí na vložení starých programů.

Architektura registrů a registrů

Obsahuje místo pro 1 cílovou instrukci a 2 zdrojové instrukce, známé také jako 3registrový operační stroj. Tato architektura instrukční sady musí být delší pro uložení tří operandů, 1 cíle a 2 zdrojů. Po ukončení operací by byl zápis výsledků zpět do Registrů obtížný a také délka slova by měla být delší. Pokud by se na tomto místě dodržovalo pravidlo zpětného zápisu, může to však způsobit další problémy se synchronizací.

linuxové příkazy vytvořit složku

Komponenta MIPS je příkladem architektury registr-to-registr. Pro vstup používá dva operandy a pro výstup třetí odlišnou komponentu. Úložný prostor se obtížně udržuje, protože každý potřebuje samostatnou paměť; proto musí být vždy prémiový. Kromě toho může být obtížné provádět některé operace.

vložení řazení java

Registrovat - Stack Architecture

Obecně je kombinace operací Register a Accumulator známá jako Register - Stack Architecture. Operace, které je třeba provést v architektuře zásobníku registrů, se přesunou na vrchol zásobníku. A jeho výsledky se drží na vrcholu žebříčku. Pomocí metody Reverse polish lze odbourat složitější matematické operace. Někteří programátoři k reprezentaci operandů používají koncept binárního stromu. To znamená, že metoda reverse Polish může být pro tyto programátory snadná, zatímco pro jiné programátory může být obtížná. Pro provádění Push a Pop operací je potřeba vytvořit nový hardware.

Registrace a paměť

V této architektuře pochází jeden operand z registru a druhý z externí paměti, protože jde o jednu z nejsložitějších architektur. Důvodem je, že každý program může být velmi dlouhý, protože vyžaduje, aby byl držen v plné paměti. Obecně je tato technologie integrována s technologií Register-Register Register a prakticky ji nelze používat samostatně.

Výhody ALU

ALU má různé výhody, které jsou následující:

• Podporuje paralelní architekturu a aplikace s vysokým výkonem.
• Má schopnost získat požadovaný výstup současně a kombinovat celočíselné proměnné a proměnné s plovoucí desetinnou čárkou.
• Má schopnost provádět instrukce na velmi velké sadě a má vysoký rozsah přesnosti.
• Dvě aritmetické operace ve stejném kódu, jako je sčítání a násobení nebo sčítání a odčítání, nebo libovolné dva operandy mohou být kombinovány ALU. Pro případ A+B*C.
• Během celého programu zůstávají jednotné a jsou rozmístěny tak, aby nemohly přerušit část mezi nimi.
• Obecně je to velmi rychlé; proto poskytuje výsledky rychle.
• S ALU nejsou žádné problémy s citlivostí a žádné plýtvání pamětí.
• Jsou levnější a minimalizují požadavky na logické hradlo.

Nevýhody ALU

Nevýhody ALU jsou diskutovány níže:

• U ALU mají plovoucí proměnné větší zpoždění a navržený regulátor není snadné pochopit.

• Chyby by se v našem výsledku vyskytly, pokud by byl paměťový prostor definitivní.
• Je těžké porozumět amatérům, protože jejich obvod je složitý; také koncept potrubí je složitý na pochopení.
• Prokázanou nevýhodou ALU je nepravidelnost v latencích.
• Další nevýhodou je zaokrouhlování, které ovlivňuje přesnost.