Unidade de lógica aritmética (ALU) - o que é isso?

Como é sabido, o processador do computador consiste emquatro componentes básicos: unidade de lógica aritmética, módulo de E / S, bem como unidades de memória e gerenciamento. Esta arquitetura foi definida no século passado e, apesar do fato de que muito tempo passou, a estrutura clássica de von Neumann permanece relevante.

O que é ALU?

O dispositivo de lógica aritmética é um doscomponentes do processador, que é necessário para implementar a transformação do tipo lógico e aritmético, começando elementar e terminando com expressões complexas. O tamanho de bit dos operandos usados ​​geralmente é considerado o comprimento de uma palavra, ou o tamanho.

unidade de lógica aritmética

A principal tarefa da ALU é processardados armazenados na RAM do computador. Além disso, a unidade de lógica aritmética é capaz de produzir sinais de controle que direcionam o computador para escolher o caminho correto para executar o processo computacional necessário dependendo dos tipos de dados finais. Todas as operações envolvem circuitos eletrônicos, cada um dos quais está estruturalmente dividido em milhares de elementos. Tais placas geralmente são de alta velocidade e altamente densas.

Dependendo dos sinais que são enviados para oentrada, a ALU realiza diferentes tipos de operações com dois números. Qualquer dispositivo aritmético-lógico do computador fornece a implementação de quatro ações básicas, mudanças e transformações lógicas. O conjunto de operações da ALU é a principal característica.

dispositivos de controle

Os componentes do dispositivo aritmético-lógico são quatro grupos principais de nós que correspondem aos processos de controle, transmissão, armazenamento e transformação de dados recebidos.

Unidades de armazenamento ALU

Esta categoria inclui:

  • Disparadores armazenando bits auxiliares e diferentes sinais de resultados;
  • Registros responsáveis ​​pela integridade dos operandos, resultados intermediários e finais.

Às vezes, os registros de um dispositivo aritmético-lógico podem ser combinados em um bloco de memória especializado e disparadores - formam um único registro de estado.

Nodos de transmissão ALU

Esta categoria inclui:

  • os ônibus que conectam blocos do dispositivo entre eles;
  • Multiplexadores e válvulas responsáveis ​​por selecionar a direção correta das operações.

Nós de conversão ALU

Estes incluem:

  • verões que realizam micro-operações;
  • esquemas de execução lógicos;
  • shifters;
  • corretores para aritmética decimal;
  • Conversores de código utilizados para obter dados inversos ou adicionais;
  • contadores para contar o número de ciclos concluídos e para implementar transformações auxiliares.

Nós de controle ALU

Esta categoria de objetos inclui:

  • a unidade de controle;
  • decodificador de sinal;
  • esquemas de conversão lógica necessários para formar ramificações para a execução de firmware.

Ação da unidade de controle do processador

Esta unidade é responsável por gerar uma seqüência de sinais funcionais necessários para a execução correta do comando especificado. Por via de regra, tais transformações realizam-se durante vários ciclos.

O dispositivo de controle fornece execução automática do programa. Ao mesmo tempo, as necessárias ramificações coordenadas de outros componentes da máquina estão envolvidas.

O princípio básico da microprogramação, que possui um número claro de características, é responsável pela operação do dispositivo de controle.

Classificação da ULA

Dispositivos lógicos aritméticos por métodoAs variáveis ​​são divididas em variáveis ​​paralelas e seqüenciais. A principal diferença entre essas ULAs está na maneira como os operandos são representados e as operações executadas.

Pela natureza do uso aritmético-lógicodispositivos são divididos em multifunções e bloco. Na ULA do primeiro tipo, os mesmos esquemas são usados ​​para executar operações com diferentes formas de representar números, que se adaptam ao modo solicitado de trabalhar com dados. Nos dispositivos de bloco, todas as operações são realizadas através da distribuição por tipos de dados. Para operações com números decimais, campos numéricos e alfabéticos, dígitos com um ponto flutuante ou fixo, diferentes esquemas são usados. Ao mesmo tempo, o dispositivo de lógica aritmética trabalha muito mais rápido devido ao desempenho paralelo das tarefas dadas. Mas eles também têm uma desvantagem - aumento de custos para suporte de equipamentos.

Um dispositivo lógico-aritmético pode ser usado para:

  • números decimais;
  • números com um ponto flutuante;
  • números com um ponto fixo.

Operações de dispositivos

A estrutura da ULA pressupõe a execução de ações através de funções lógicas, que são divididas em tais grupos:

  • aritmética decimal;
  • aritmética binária para números com um ponto claramente marcado;
  • aritmética hexadecimal para expressões com um delimitador flutuante;
  • modificação de endereços de comando;
  • operações de tipo lógico;
  • transformação de campos alfanuméricos;
  • aritmética especial.

operações aritméticas

Computadores eletrônicos modernossão capazes de implementar todos os tipos de atividade acima mencionados, e os microcomputadores não têm essa funcionalidade básica, então os procedimentos mais complexos são realizados através da conexão de pequenas sub-rotinas.

Operações aritméticas e procedimentos lógicos

Todas as ações da ULA podem ser divididas em vários grupos.

Operações aritméticas incluem divisão, multiplicação, subtração de módulos, subtração normal e adição.

componentes de um dispositivo lógico aritmético

Para o grupo de transformações lógicaslógico "e" e "ou", isto é, a conjunção e disjunção, bem como a comparação de dados para igualdade. Tais procedimentos, como regra, são executados em palavras binárias que consistem em uma pluralidade de bits.

lógica aritmética de computador

Operações aritméticas especiaisnormalização, mudanças lógicas e aritméticas. Entre essas transformações, há uma diferença significativa. Se, no deslocamento aritmético, somente os dígitos digitais forem alterados em um local, então, em um sinal lógico, o dígito será anexado ao movimento.

Toda operação que ocorre atravéso uso de um dispositivo lógico aritmético, pode ser chamado de uma seqüência de funções de um tipo lógico, que são descritas pela lógica multi-bit para computadores eletrônicos. Por exemplo, computadores binários usam lógica binária e assim por diante, até um sistema decimal.

Absolutamente em todas as lógicas aritméticasas transformações têm seus próprios operandos e os resultados de saída são tratados como sequências de bits com dezesseis dígitos. As únicas exceções são os primitivos da divisão de sinais da DIVS. Uma variedade de sinalizadores permite tratar os dados na saída como um dígito com um sinal de menos ou mais para estouro. A lógica da conversão de bits é construída na aritmética do módulo. O sinalizador é colocado se ocorrerem mudanças imprevisíveis com um sinal. Por exemplo, adicionando dois números positivos, você deve obter o resultado com um sinal "+". Mas, se ocorrer um carry no bit de sinal que define a unidade e o resultado for negativo, o sinalizador de estouro é definido.

estrutura alu

A lógica do bit de transferência é baseada em umaritmética. Este flag é definido pelo sistema se o carry gerado do bit mais alto não puder ser gravado como resultado. Este bit ALU é muito eficaz ao usar transformações com representações detalhadas.

Conclusão

Dispositivo de lógica aritmética é usado paraRealizando transformações lógicas e aritméticas sobre operandos necessários, nos quais papéis comandos ou códigos de números frequentemente atuam. Após a conclusão da ação, o resultado é retornado à memória para uso nos cálculos a seguir.

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