logo

Kas yra ALU (aritmetinis loginis vienetas)?

Kompiuterinėje sistemoje ALU yra pagrindinė centrinio procesoriaus, kuris reiškia aritmetinį loginį bloką ir atlieka aritmetines bei logines operacijas, komponentas. Jis taip pat žinomas kaip sveikųjų skaičių vienetas (IU), kuris yra procesoriaus arba GPU integrinis grandynas, kuris yra paskutinis komponentas, atliekantis skaičiavimus procesoriuje. Jis turi galimybę atlikti visus procesus, susijusius su aritmetinėmis ir loginėmis operacijomis, tokiomis kaip sudėjimo, atimties ir perkėlimo operacijos, įskaitant Būlio palyginimus (operacijas XOR, OR, AND ir NOT). Be to, dvejetainiai skaičiai gali atlikti matematines ir bitines operacijas. Aritmetinis loginis vienetas yra padalintas į AU (aritmetinį vienetą) ir LU (loginį vienetą). ALU naudojami operandai ir kodas nurodo, kokias operacijas reikia atlikti pagal įvesties duomenis. Kai ALU baigia apdoroti įvestį, informacija siunčiama į kompiuterio atmintį.

Kas yra ALU

Išskyrus skaičiavimus, susijusius su sudėjimu ir atėmimu, ALU tvarko dviejų sveikųjų skaičių dauginimą, nes jie skirti atlikti sveikųjų skaičių skaičiavimus; vadinasi, jo rezultatas taip pat yra sveikasis skaičius. Tačiau ALU paprastai gali neatlikti padalijimo operacijų, nes dalybos operacijos gali duoti rezultatą slankiojo kablelio skaičiumi. Vietoj to, slankiojo kablelio vienetas (FPU) paprastai atlieka padalijimo operacijas; FPU gali atlikti ir kitus ne sveikųjų skaičių skaičiavimus.

Be to, inžinieriai gali sukurti ALU, kad būtų galima atlikti bet kokio tipo operacijas. Tačiau ALU tampa brangesnis, nes operacijos tampa sudėtingesnės, nes ALU sunaikina daugiau šilumos ir užima daugiau vietos CPU. Dėl šios priežasties inžinieriai sukūrė galingą ALU, o tai garantuoja, kad procesorius taip pat yra greitas ir galingas.

Centriniam procesoriui reikalingus skaičiavimus atlieka aritmetinis loginis vienetas (ALU); dauguma operacijų tarp jų yra loginio pobūdžio. Jei CPU yra galingesnis, kuris pagamintas remiantis ALU, yra sukurtas. Tada jis sukuria daugiau šilumos ir sunaudoja daugiau energijos ar energijos. Todėl ALU sudėtingumas ir galingumas turi būti saikingas, o ne brangesnis. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl greitesni procesoriai yra brangesni; todėl jie sunaudoja daug energijos ir sunaikina daugiau šilumos. Aritmetinės ir loginės operacijos yra pagrindinės operacijos, kurias atlieka ALU; taip pat atlieka bitų keitimo operacijas.

referencinis kintamasis Java

Nors ALU yra pagrindinis procesoriaus komponentas, ALU dizainas ir funkcijos skirtinguose procesoriuose gali skirtis. Šiuo atveju kai kurie ALU yra skirti atlikti tik sveikųjų skaičių skaičiavimus, o kai kurie skirti slankiojo kablelio operacijoms. Kai kurie procesoriai turi vieną aritmetinį loginį bloką operacijoms atlikti, o kituose gali būti daug ALU, kad būtų galima atlikti skaičiavimus. ALU atliekamos šios operacijos:

    Loginės operacijos:Loginės operacijos susideda iš NOR, NOT, AND, NAND, OR, XOR ir kt.Bitų poslinkio operacijos:Jis yra atsakingas už bitų vietų poslinkį į dešinę arba į kairę tam tikru skaičiumi vietų, kurios yra žinomos kaip daugybos operacija.Aritmetinės operacijos:Nors jis atlieka daugybą ir padalijimą, tai reiškia bitų sudėjimą ir atimtį. Tačiau daugybos ir dalybos operacijos yra brangesnės. Daugybos vietoje sudėjimas gali būti naudojamas kaip dalybos pakaitalas ir atimtis.

Aritmetinio loginio vieneto (ALU) signalai

ALU turi daugybę įvesties ir išvesties elektros jungčių, dėl kurių buvo perduodami skaitmeniniai signalai tarp išorinės elektronikos ir ALU.

ALU įvestis gauna signalus iš išorinių grandinių, o išorinė elektronika gauna išvesties signalus iš ALU.

Duomenys: ALU turi tris lygiagrečias magistrales, kuriose yra du įvesties ir išvesties operandai. Šios trys magistralės apdoroja tą patį signalų skaičių.

Opkodas: Kai ALU ketina atlikti operaciją, operacijos pasirinkimo kodu aprašoma, kokio tipo operaciją ALU atliks aritmetinę ar loginę operaciją.

Būsena

nustatyta java
    Išvestis:ALU operacijų rezultatus pateikia būsenos išvestis papildomų duomenų pavidalu, nes tai yra keli signalai. Paprastai būsenos signalus, tokius kaip perpildymas, nulis, vykdymas, neigiamas ir kt., sudaro bendrieji ALU. Kai ALU baigia kiekvieną operaciją, išoriniuose registruose buvo būsenos išvesties signalai. Šie signalai saugomi išoriniuose registruose, dėl kurių jie buvo prieinami būsimoms ALU operacijoms.Įvestis:Kai ALU vieną kartą atlieka operaciją, būsenos įvestis leidžia ALU pasiekti tolesnę informaciją, kad operacija būtų sėkmingai užbaigta. Be to, išsaugotas atlikimas iš ankstesnės ALU operacijos yra žinomas kaip vienas „pernešimo“ bitas.
Kas yra ALU

ALU konfigūracijos

Toliau pateikiamas aprašymas, kaip ALU sąveikauja su procesoriumi. Kiekvienas aritmetinis loginis vienetas turi šias konfigūracijas:

  • Instrukcijų rinkinio architektūra
  • Akumuliatorius
  • Stack
  • Registruokitės, kad užsiregistruotumėte
  • Registracija Stack
  • Registruoti atmintį

Akumuliatorius

Tarpinis kiekvienos operacijos rezultatas yra kaupiamas, o tai reiškia, kad instrukcijų rinkinio architektūra (ISA) nėra sudėtingesnė, nes reikia turėti tik vieną bitą.

Paprastai jie yra daug greiti ir ne tokie sudėtingi, tačiau tam, kad Akumuliatorius būtų stabilesnis; reikia parašyti papildomus kodus, kad būtų užpildytos tinkamomis reikšmėmis. Deja, naudojant vieną procesorių, labai sunku rasti akumuliatorių, skirtų lygiagrečiai vykdyti. Akumuliatoriaus pavyzdys yra stalinis skaičiuotuvas.

Stack

Kai atliekamos naujausios operacijos, jos išsaugomos krūvoje, kurioje laikomos programos iš viršaus į apačią tvarka, ty nedideliame registre. Kai naujos programos pridedamos vykdyti, jos pastūmėja įdėti senąsias programas.

Registracija-Registruotis Architektūra

Jame yra vieta 1 paskirties instrukcijai ir 2 šaltinio instrukcijoms, taip pat žinomoms kaip 3 registrų valdymo mašina. Ši instrukcijų rinkinio architektūra turi būti ilgesnė, kad būtų saugomi trys operandai, 1 paskirties vieta ir 2 šaltiniai. Pasibaigus operacijoms, būtų sunku surašyti rezultatus atgal į Registrus, be to, žodžio ilgis turėtų būti ilgesnis. Tačiau gali kilti daugiau problemų su sinchronizavimu, jei šioje vietoje būtų laikomasi atrašymo taisyklės.

1 eilės logika

MIPS komponentas yra registro į registrą architektūros pavyzdys. Įvesties atveju jis naudoja du operandus, o išėjimui – trečią atskirą komponentą. Saugojimo vietą sunku išlaikyti, nes kiekvienam reikia atskiros atminties; todėl jis visada turi būti aukščiausios kokybės. Be to, gali būti sunku atlikti kai kurias operacijas.

java kolekcija

Registruotis – Stack Architecture

Paprastai registro ir kaupimo operacijų derinys yra žinomas kaip registras – kamino architektūra. Veiksmai, kuriuos reikia atlikti registro krūvos architektūroje, nustumiamos į krūvos viršų. Ir jo rezultatai laikomi krūvos viršuje. Naudojant atvirkštinio poliravimo metodą, galima išskaidyti sudėtingesnes matematines operacijas. Kai kurie programuotojai operandams pavaizduoti naudoja dvejetainio medžio sąvoką. Tai reiškia, kad atvirkštinio poliravimo metodika šiems programuotojams gali būti lengva, o kitiems programuotojams gali būti sudėtinga. Norint atlikti Push ir Pop operacijas, reikia sukurti naują techninę įrangą.

Registracija ir atmintis

Šioje architektūroje vienas operandas gaunamas iš registro, o kitas – iš išorinės atminties, nes tai viena sudėtingiausių architektūrų. Priežastis ta, kad kiekviena programa gali būti labai ilga, nes jas reikia laikyti visoje atmintyje. Paprastai ši technologija yra integruota su registro registro technologija ir praktiškai negali būti naudojama atskirai.

ALU privalumai

ALU turi įvairių privalumų, kurie yra šie:

  • Jis palaiko lygiagrečią architektūrą ir didelio našumo programas.
  • Jis turi galimybę gauti norimą išvestį vienu metu ir derinti sveikųjų ir slankiojo kablelio kintamuosius.
  • Jis gali vykdyti instrukcijas labai dideliame rinkinyje ir turi didelį tikslumo diapazoną.
  • ALU gali sujungti dvi aritmetines operacijas tame pačiame kode, pvz., sudėtį ir daugybą arba sudėjimą ir atimtį, arba bet kuriuos du operandus. Atvejui A+B*C.
  • Per visą programą jie išlieka vienodi ir yra išdėstyti taip, kad tarp jų negalėtų pertraukti dalies.
  • Apskritai tai labai greita; taigi, ji greitai suteikia rezultatų.
  • Naudojant ALU nėra jautrumo problemų ir atminties eikvoti.
  • Jie yra pigesni ir sumažina loginių vartų reikalavimus.

ALU trūkumai

ALU trūkumai aptariami toliau:

  • Naudojant ALU, slankiojantys kintamieji turi daugiau vėlavimų, o suprojektuotą valdiklį nėra lengva suprasti.
  • Klaidos atsirastų mūsų rezultate, jei atminties vieta būtų apibrėžta.
  • Sunku suprasti mėgėjus, nes jų grandinė yra sudėtinga; taip pat sudėtinga suprasti vamzdyno sąvoką.
  • Įrodytas ALU trūkumas yra tai, kad yra delsos pažeidimų.
  • Kitas trūkumas yra apvalinimas, kuris turi įtakos tikslumui.