W systemie komputerowym ALU jest głównym składnikiem jednostki centralnej, która oznacza jednostkę arytmetyczno-logiczną i wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne. Nazywana jest również jednostką całkowitą (IU), czyli układem scalonym w procesorze CPU lub GPU, będącym ostatnim elementem wykonującym obliczenia w procesorze. Posiada możliwość wykonywania wszystkich procesów związanych z operacjami arytmetycznymi i logicznymi, takimi jak dodawanie, odejmowanie i przesuwanie, w tym porównania boolowskie (operacje XOR, OR, AND i NOT). Ponadto liczby binarne mogą wykonywać operacje matematyczne i bitowe. Jednostka arytmetyczno-logiczna jest podzielona na AU (jednostka arytmetyczna) i LU (jednostka logiczna). Operandy i kod używane przez jednostkę ALU informują ją, jakie operacje muszą zostać wykonane zgodnie z danymi wejściowymi. Gdy jednostka ALU zakończy przetwarzanie danych wejściowych, informacja zostanie wysłana do pamięci komputera.
Z wyjątkiem wykonywania obliczeń związanych z dodawaniem i odejmowaniem, jednostki ALU obsługują mnożenie dwóch liczb całkowitych, ponieważ są przeznaczone do wykonywania obliczeń na liczbach całkowitych; stąd jego wynik jest również liczbą całkowitą. Jednakże operacje dzielenia zwykle nie mogą być wykonywane przez jednostkę ALU, ponieważ operacje dzielenia mogą dawać wynik w postaci liczby zmiennoprzecinkowej. Zamiast tego jednostka zmiennoprzecinkowa (FPU) zwykle obsługuje operacje dzielenia; inne obliczenia niecałkowite mogą być również wykonywane przez FPU.
Dodatkowo inżynierowie mogą zaprojektować jednostkę ALU do wykonywania dowolnego rodzaju operacji. Jednak ALU staje się droższe, gdy operacje stają się bardziej złożone, ponieważ ALU niszczy więcej ciepła i zajmuje więcej miejsca w procesorze. To jest powód, aby inżynierowie stworzyli potężne ALU, które daje pewność, że procesor jest szybki i wydajny.
czy android może grać w gamepigeon
Obliczenia potrzebne procesorowi są obsługiwane przez jednostkę arytmetyczno-logiczną (ALU); większość operacji między nimi ma charakter logiczny. Jeśli procesor zostanie wzmocniony, co zostanie wykonane w oparciu o ALU. Następnie wytwarza więcej ciepła i pobiera więcej mocy lub energii. Dlatego należy zachować umiar między złożonością i wydajnością jednostki ALU, a nie być bardziej kosztowny. Jest to główny powód, dla którego szybsze procesory są droższe; dlatego pobierają dużo energii i niszczą więcej ciepła. Operacje arytmetyczne i logiczne to główne operacje wykonywane przez jednostkę ALU; wykonuje również operacje przesuwania bitów.
Chociaż jednostka ALU jest głównym komponentem procesora, konstrukcja i działanie jednostki ALU mogą być różne w różnych procesorach. Na przykład niektóre jednostki ALU są zaprojektowane do wykonywania wyłącznie obliczeń na liczbach całkowitych, a niektóre do operacji zmiennoprzecinkowych. Niektóre procesory zawierają pojedynczą jednostkę arytmetyczno-logiczną do wykonywania operacji, a inne mogą zawierać wiele jednostek ALU do wykonywania obliczeń. Operacje wykonywane przez ALU to:
Sygnały jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU).
Jednostka ALU zawiera różnorodne wejściowe i wyjściowe połączenia elektryczne, co doprowadziło do przesyłania sygnałów cyfrowych pomiędzy zewnętrzną elektroniką a jednostką ALU.
Wejście ALU pobiera sygnały z obwodów zewnętrznych, a w odpowiedzi zewnętrzna elektronika otrzymuje sygnały wyjściowe z ALU.
Dane: Jednostka ALU zawiera trzy równoległe magistrale, które zawierają dwa argumenty wejściowe i wyjściowe. Te trzy magistrale obsługują taką samą liczbę sygnałów.
Kod operacji: Kiedy jednostka ALU ma wykonać operację, kod wyboru operacji opisuje, jakiego rodzaju operację jednostka ALU będzie wykonywać arytmetycznie lub logicznie.
Status
Konfiguracje ALU
Poniżej znajduje się opis interakcji ALU z procesorem. Każda jednostka arytmetyczno-logiczna zawiera następujące konfiguracje:
- Architektura zestawu instrukcji
- Akumulator
- Stos
- Zarejestruj się, aby się zarejestrować
- Zarejestruj stos
- Zarejestruj pamięć
Akumulator
Pośredni wynik każdej operacji jest przechowywany w akumulatorze, co oznacza, że architektura zestawu instrukcji (ISA) nie jest bardziej złożona, ponieważ wymagane jest przechowanie tylko jednego bitu.
mapa reakcji
Ogólnie rzecz biorąc, są one znacznie szybsze i mniej skomplikowane, ale mają na celu uczynienie Akumulatora bardziej stabilnym; należy napisać dodatkowe kody, aby wypełnić je odpowiednimi wartościami. Niestety, przy pojedynczym procesorze bardzo trudno jest znaleźć akumulatory umożliwiające wykonanie równoległości. Przykładem akumulatora jest kalkulator stacjonarny.
środkowy przycisk w css
Stos
Ilekroć wykonywane są najnowsze operacje, są one przechowywane na stosie, który przechowuje programy w kolejności od góry do dołu, czyli małym rejestrze. Kiedy nowe programy są dodawane do wykonania, naciskają, aby umieścić stare programy.
Architektura rejestru-rejestru
Zawiera miejsce na 1 instrukcję docelową i 2 instrukcje źródłowe, zwaną także maszyną operacyjną 3-rejestrową. Ta architektura zestawu instrukcji musi być dłuższa, aby można było przechowywać trzy argumenty, 1 miejsce docelowe i 2 źródła. Po zakończeniu operacji ponowne zapisanie wyników do Rejestrów byłoby utrudnione, a długość słowa powinna być dłuższa. Jednakże może to spowodować więcej problemów z synchronizacją, jeśli w tym miejscu będzie przestrzegana zasada zapisu zwrotnego.
Komponent MIPS jest przykładem architektury rejestr-rejestr. Na wejściu używa dwóch operandów, a na wyjściu używa trzeciego odrębnego komponentu. Przestrzeń do przechowywania jest trudna do utrzymania, ponieważ każda potrzebuje odrębnej pamięci; dlatego zawsze musi być premium. Ponadto wykonanie niektórych operacji może być trudne.
Zarejestruj się - Architektura stosu
Ogólnie rzecz biorąc, kombinacja operacji rejestru i akumulatora jest znana jako architektura rejestru - stosu. Operacje, które należy wykonać w architekturze stosu rejestrów, są wypychane na górę stosu. A jego wyniki trzymane są na szczycie stosu. Za pomocą metody polskiego odwrotnego można rozłożyć bardziej złożone operacje matematyczne. Niektórzy programiści do reprezentowania operandów używają koncepcji drzewa binarnego. Oznacza to, że metodologia polerowania odwrotnego może być łatwa dla tych programistów, podczas gdy dla innych programistów może być trudna. Aby móc wykonywać operacje Push i Pop, konieczne jest stworzenie nowego sprzętu.
Rejestr i pamięć
W tej architekturze jeden operand pochodzi z rejestru, a drugi z pamięci zewnętrznej, ponieważ jest to jedna z najbardziej skomplikowanych architektur. Dzieje się tak dlatego, że każdy program może być bardzo długi, ponieważ wymaga przechowywania w pełnej przestrzeni pamięci. Generalnie technologia ta jest zintegrowana z technologią Register-Register Register i praktycznie nie może być stosowana oddzielnie.
Zalety ALU
ALU ma różne zalety, które są następujące:
- Obsługuje architekturę równoległą i aplikacje o wysokiej wydajności.
- Ma możliwość jednoczesnego uzyskania żądanego wyniku i łączenia zmiennych całkowitych i zmiennoprzecinkowych.
- Posiada możliwość wykonywania instrukcji na bardzo dużym zbiorze i charakteryzuje się wysokim zakresem dokładności.
- Jednostka ALU może łączyć dwie operacje arytmetyczne w tym samym kodzie, takie jak dodawanie i mnożenie lub dodawanie i odejmowanie, lub dowolne dwa operandy. W przypadku A+B*C.
- Przez cały program pozostają one jednolite i rozmieszczone w taki sposób, aby nie zakłócały fragmentu pomiędzy nimi.
- Ogólnie jest bardzo szybki; dzięki temu szybko daje rezultaty.
- Dzięki ALU nie ma problemów z czułością ani marnowania pamięci.
- Są tańsze i minimalizują wymagania dotyczące bramki logicznej.
Wady aluminium
Wady ALU omówiono poniżej:
- W przypadku ALU zmienne pływające mają więcej opóźnień, a zaprojektowany sterownik nie jest łatwy do zrozumienia.
- Błędy pojawiałyby się w naszym wyniku, gdyby ilość miejsca w pamięci była określona.
- Trudno zrozumieć amatorów, ponieważ ich obwód jest złożony; Ponadto koncepcja rurociągów jest trudna do zrozumienia.
- Udowodnioną wadą ALU są nieprawidłowości w opóźnieniach.
- Kolejną wadą jest zaokrąglanie, które wpływa na dokładność.