Арифметико-логічний пристрій (алу) - що це?

Відео: RedStone Guide - # 8 - Суматор и АЛУ (Частина 1)

Як відомо, процесор комп`ютера складається з чотірьох базових компонентів: арифметико-логічного пристрою, модуля чинності / виводу, а такоже блоків пам`яті и управління. Таку архітектуру визначили ще в некогда столітті І, незважаючі на ті что пройшло Чимаев годині, класична структура фон Неймана залішається актуальною.

Що таке АЛУ?

Арифметико-логічний Пристрій - це один з компонентів процесора, Який необхідній для Здійснення Перетворення логічного и Арифметичний типу, починаючі елементарних и закінчуючі складаний виразі. Розрядність вікорістовуваніх операндів Прийнято вважаті довжина слова, або розміром.

Головне завдання АЛУ Полягає в переробці Даних, что зберігаються в оператівній пам`яті комп`ютера. Кроме того, Арифметичний-логічний Пристрій здатно віробляті сигналі управління, Які направляються ЕОМ на вибір правильного шляху для виконан необхідного Обчислювальна процесса в залежності від підсумковіх тіпів Даних. Всі операции задіють електронні схеми, шкірні з якіх структурно поділяється на тісячі елементів. Такі плати зазвічай швідкодіючі и відрізняються скроню щільністю.

Залежних від сігналів, Які надходять на вхід, АЛУ віконують Різні типи операцій з двома числами. Будь-яке Арифметичний-логічний Пристрій комп`ютера предполагает реалізацію чотірьох базових Дій, зрушень, а такоже логічніх Перетворення. Набір операцій АЛУ - це его головна характеристика.

СКЛАДОВІ части арифметико-логічного пристрою - це Чотири основні групи вузлів, Які відповідають процесам управління, передачі, зберігання и превращение Даних, что надходять.

Вузли зберігання АЛУ

До цієї категорії відносяться:

• Тригер, что зберігають Допоміжні біті и Різні ознака результатів;
• регістрі, что відповідають за цілісність операндів, проміжніх и кінцевіх Підсумків.

Іноді регістрі арифметико-логічного пристрою могут об`єднуватися в спеціалізований блок пам`яті, а тригер - формуваті єдиний реєстр стану.

Відео: Лекція 323. Atmega 8: Принцип роботи АЛУ

Вузли передачі АЛУ

До цієї категорії відносяться:

• шини, что з`єднують между собою блоки пристрою;
• мультиплексори и вентилі, что відповідають за вибір правильного напрямку виконан операцій.

Вузли превращение АЛУ

Сюди відносяться:

• Суматори, что віконують мікрооперації;
• схеми виконан логічніх Дій;
• сдвігатель;
• коректор для десяткової арифметики;
• перетворювачі коду, что Використовують для Отримання зворотних або додатково Даних;
• лічильники для підрахунку кількості Виконання ціклів и для реализации допоміжніх Перетворення.

Вузли управління АЛУ

До цієї категорії об`єктів відносяться:

• контрольний блок;
• дешифратор сігналів;
• схеми превращение логічніх ознака, необхідні для формирование гілок для виконан мікропрограм.

Дія пристрою управління процесора

Цей блок відповідає за Вироблення послідовності функціональніх сігналів, потрібної для коректного виконан заданої командіровку. Як правило, Такі превращение реалізуються за кілька тактів.

Керуючий Пристрій Забезпечує Автоматичне виконан програми. При цьом задіюються необхідні коордіновані відгалуження роботи других складових компонентів машини.

За дію пристрою управління відповідає базовий принцип микропрограммирования, Який має чітке число характеристик.

Класифікація АЛУ

Арифметико-логічні Пристрої за способом оперування змінними ділять на Паралельні и послідовні. Головна відмінність между цімі АЛУ Полягає в способі Подання операндів и виконан операцій.

За характером использование арифметико-логічні Пристрої ділять на багатофункціональні и блокові. В АЛП первого типу для виконан операцій з різнімі формами кончини чисел Використовують одні й ті ж схеми, Які прістосовуються до зажадаті режиму роботи з данімі. У блокових прилаштувати всі операции віконуються через Розподіл за видами Даних. Для Дій з десятковімі числами, цифровими и алфавітнімі полями, цифрами з плаваючих або фіксованою точкою Використовують Різні схеми. При цьом Арифметичний-логічний Пристрій працює набагато швідше Завдяк паралельних Виконання завдань завдання. Альо у них є и недолік - збільшені витрати на підтрімку обладнання.

Арифметико-логічний Пристрій за способом представлення может використовуват для:

• десятковіх чисел;
• чисел з плаваючих точкою;
• чисел з фіксованою точкою.

операции Пристрої

Структура АЛП предполагает виконан Дій через логічні Функції, Які діляться на Такі групи:

• десяткова арифметика;
• двоичная арифметика для цифр з чітко визначеними точкою;
• шестнадцатеричная арифметика для виразів з плаваючих роздільніком;
• модіфікація адресу команд;
• операции логічного типу;
• превращение алфавітно-цифрових полів;
• спеціальна арифметика.

Сучасні електронно-обчислювальні машини здатні реалізуваті всі віщезгадані типи актівності, а мікроЕОМ НЕ ма ють такого базового функціоналу, тому найбільш СКЛАДНІ процедури віконують через Підключення невеликих підпрограм.

Аріфметічні операции и логічні процедури

Всі Дії АЛУ можна умовно розділіті на кілька груп.

Аріфметічні операции включаються в собі ділення, множення, віднімання модулів, Звичайне віднімання и додавання.

До групи логічніх Перетворення зараховуються логічне «і» и «чи», тобто кон`юнкцію и діз`юнкцію, а такоже порівняння Даних на Рівність. Такі процедури, як правило, проводять над двійковімі словами, что складаються з безлічі розрядів.

До спеціальніх Арифметичний операцій відносяться нормалізація, логічний и Арифметичний зрушення. Між цімі Перетворення є істотна різніця. Если при Арифметичний зсуві в місці Розташування змінюють лишь цифрові розряди, то при логічному знаковий розряд прієднується до руху.

Шкірні операцію, яка відбувається за помощью использование арифметико-логічного пристрою, можна назваті послідовністю функцій логічного типу, Які опісуються многоразрядной логікою для електронно-обчислювальних машин. Например, для довічніх ЕОМ вікорістовується двійкова логіка и так далі, аж до десяткової системи.

Абсолютно у всех арифметико-логічніх Перетворення є Власні операнди, а результати на віході трактуються як бітові рядки з шістнадцятьма розряд. Вінятком є лишь прімітіві знакового розподілу DIVS. А різноманітні прапори дозволяють трактуваті дані на віході як Цифри зі знаком мінус або плюс при переповненні. Логіка превращение бітів будується на аріфметіці по модулю. Прапор ставитися, если відбуліся непередбачувані Зміни зі знаком. Например, складаючі два позитивних числа, ви повінні отріматі результат зі знаком "+". Альо если відбувається перенесення в знаковий біт, Який встановлює одиницю, а підсумок Вихід негативних, то встановлюється прапор переповнення.

Логіка біта перенесення базується на беззнакову аріфметіці. Цей прапор встановлюється системою, если згенерований перенесення з старшого розряду НЕ может буті Записаний як результат. Цей біт АЛУ очень Ефективний при вікорістанні Перетворення з багатослівнімі уявленнямі.

Висновок

Арифметико-логічний Пристрій вікорістовується для виконан логічніх и Арифметичний Перетворення над необхіднімі операндами, в роли якіх часто віступають командіровку або коди чисел. После виконан Дії результат знову в накопичувачі для использование в Наступний Обчислення.