У рачунарском систему, АЛУ је главна компонента централне процесорске јединице, која је скраћеница од аритметичко-логичке јединице и обавља аритметичке и логичке операције. Такође је познат као целобројна јединица (ИУ) која је интегрисано коло унутар ЦПУ-а или ГПУ-а, што је последња компонента за обављање прорачуна у процесору. Има способност да изврши све процесе који се односе на аритметичке и логичке операције као што су операције сабирања, одузимања и померања, укључујући Булова поређења (КСОР, ОР, АНД и НОТ операције). Такође, бинарни бројеви могу да остваре математичке и битне операције. Аритметичко-логичка јединица је подељена на АУ (аритметичка јединица) и ЛУ (логичка јединица). Операнди и код који користи АЛУ му говоре које операције треба да изврши према улазним подацима. Када АЛУ заврши обраду уноса, информација се шаље у меморију рачунара.

јава маин

Осим извођења прорачуна који се односе на сабирање и одузимање, АЛУ-и рукују множењем два цела броја пошто су дизајнирани да изврше целобројне прорачуне; дакле, његов резултат је такође цео број. Међутим, операције дељења обично не могу да се изводе од стране АЛУ, јер операције дељења могу произвести резултат у броју са покретним зарезом. Уместо тога, јединица са покретним зарезом (ФПУ) обично управља операцијама дељења; друге нецелобројне прорачуне такође може извршити ФПУ.

Поред тога, инжењери могу дизајнирати АЛУ за обављање било које врсте операција. Међутим, АЛУ постаје све скупљи како операције постају сложеније јер АЛУ уништава више топлоте и заузима више простора у ЦПУ-у. Ово је разлог да инжењери направе моћан АЛУ, што даје гаранцију да је ЦПУ брз и моћан.

Прорачунима потребним ЦПУ-у управља аритметичко-логичка јединица (АЛУ); већина операција међу њима је логичне природе. Ако се ЦПУ учини моћнијим, који је направљен на бази АЛУ је дизајниран. Тада ствара више топлоте и узима више снаге или енергије. Стога, мора бити умереност између тога колико је АЛУ сложен и моћан и не мора бити скупљи. Ово је главни разлог зашто су бржи процесори скупљи; стога узимају много енергије и уништавају више топлоте. Аритметичке и логичке операције су главне операције које изводи АЛУ; такође врши операције померања битова.

Иако је АЛУ главна компонента у процесору, дизајн и функција АЛУ-а могу бити различити у различитим процесорима. За случај, неки АЛУ су дизајнирани да обављају само целобројне прорачуне, а неки су за операције са покретним зарезом. Неки процесори укључују једну аритметичко-логичку јединицу за обављање операција, а други могу садржати бројне АЛУ за завршетак прорачуна. Операције које обавља АЛУ су:

Логичке операције:Логичке операције се састоје од НОР, НОТ, АНД, НАНД, ОР, КСОР и још много тога.Операције померања битова:Одговоран је за померање локација битова удесно или улево за одређени број места која су позната као операција множења.Аритметичке операције:Иако врши множење и дељење, ово се односи на сабирање и одузимање битова. Али операције множења и дељења су скупље. На месту множења, сабирање се може користити као замена, а одузимање за дељење.

Сигнали аритметичко-логичке јединице (АЛУ).

АЛУ садржи различите улазне и излазне електричне везе, што је довело до пребацивања дигиталних сигнала између екстерне електронике и АЛУ.

АЛУ улаз добија сигнале од екстерних кола, а као одговор, екстерна електроника добија излазне сигнале из АЛУ.

Подаци: АЛУ садржи три паралелне магистрале, које укључују два улазна и излазна операнда. Ове три магистрале управљају бројем сигнала, који су исти.

Опцоде: Када ће АЛУ извршити операцију, шифром за избор операције описује се који тип операције ће АЛУ извршити аритметичку или логичку операцију.

Статус

Излаз:Резултате АЛУ операција обезбеђују статусни излази у облику допунских података пошто су они вишеструки сигнали. Обично, општи АЛУ-ови садрже сигнале статуса као што су преливање, нула, извршење, негативан и више. Када АЛУ заврши сваку операцију, екстерни регистри садрже излазне сигнале статуса. Ови сигнали се чувају у екстерним регистрима што је довело до тога да буду доступни за будуће АЛУ операције.Улазни:Када АЛУ једном изврши операцију, статусни улази омогућавају АЛУ-у да приступи даљим информацијама како би се операција успешно завршила. Штавише, сачувани пренос из претходне АЛУ операције је познат као један 'царри-ин' бит.

Конфигурације АЛУ

Опис начина на који АЛУ комуницира са процесором је дат у наставку. Свака аритметичко-логичка јединица укључује следеће конфигурације:

• Архитектура скупа инструкција
• Акумулатор
• Гомила
• Региструјте се да бисте се регистровали
• Регистер Стацк
• Регистрирајте меморију

Акумулатор

Међурезултат сваке операције је садржан у акумулатору, што значи да архитектура скупа инструкција (ИСА) није сложенија јер је потребно држати само један бит.

Генерално, они су много брзи и мање сложени, али да би Акумулатор био стабилнији; додатни кодови морају бити написани да би се испунили одговарајућим вредностима. На несрећу, са једним процесором, веома је тешко пронаћи акумулаторе за извршавање паралелизма. Пример Акумулатора је десктоп калкулатор.

Гомила

Кад год се изводе најновије операције, оне се чувају на стеку који садржи програме по реду одозго надоле, што је мали регистар. Када се нови програми додају да би се извршили, они гурају да ставе старе програме.

Архитектура регистра-регистра

Садржи место за 1 одредишну инструкцију и 2 изворне инструкције, такође познату као машина за операције са 3 регистра. Ова архитектура скупа инструкција мора бити дужа за складиштење три операнда, 1 одредиште и 2 извора. Након завршетка операција, уписивање резултата назад у регистре би било тешко, а такође би дужина речи требало да буде дужа. Међутим, може изазвати више проблема са синхронизацијом ако би се на овом месту поштовало правило враћања.

Компонента МИПС је пример архитектуре од регистара до регистра. За улаз користи два операнда, а за излаз користи трећу различиту компоненту. Простор за складиштење је тешко одржавати јер сваком је потребна посебна меморија; стога, мора да буде премиум у сваком тренутку. Штавише, може бити тешко извршити неке операције.

Регистар - Архитектура стека

Генерално, комбинација операција регистра и акумулатора је позната као архитектура регистра - стека. Операције које треба да се изврше у архитектури стека регистра се гурају на врх стека. И његови резултати се држе на врху групе. Уз помоћ методе обрнутог полирања, сложеније математичке операције се могу рашчланити. Неки програмери, да би представили операнде, користе концепт бинарног стабла. То значи да методологија обрнутог полирања може бити лака за ове програмере, док за друге програмере може бити тешка. За извођење Пусх и Поп операција, потребно је креирати нови хардвер.

Регистар и меморија

У овој архитектури, један операнд долази из регистра, а други из екстерне меморије јер је то једна од најкомпликованијих архитектура. Разлог за то је тај што сваки програм може бити веома дугачак ако захтева да се држи у пуном меморијском простору. Генерално, ова технологија је интегрисана са технологијом Регистер-Регистер Регистер и практично се не може користити одвојено.

Предности АЛУ

АЛУ има различите предности, а то су:

• Подржава паралелну архитектуру и апликације са високим перформансама.
• Има могућност да истовремено добије жељени резултат и комбинује целобројне и променљиве са покретним зарезом.
• Има могућност извођења инструкција на веома великом скупу и има висок опсег тачности.
• Две аритметичке операције у истом коду као што су сабирање и множење или сабирање и одузимање, или било која два операнда могу се комбиновати помоћу АЛУ. За случај, А+Б*Ц.
• Кроз цео програм остају уједначени, а распоређени су тако да не могу да прекину део између.
• Генерално, веома је брз; стога брзо даје резултате.
• Нема проблема са осетљивошћу и нема губитка меморије са АЛУ.
• Они су јефтинији и минимизирају захтеве логичке капије.

Недостаци АЛУ

Недостаци АЛУ-а су разматрани у наставку:

• Са АЛУ-ом, плутајуће варијабле имају више кашњења, а дизајнирани контролер није лако разумети.

• Грешке би се појавиле у нашем резултату да је меморијски простор одређен.
• Тешко је разумети аматере јер је њихово коло сложено; такође, концепт цевовода је сложен за разумевање.
• Доказани недостатак АЛУ-а је то што постоје неправилности у латенцијама.
• Још један недостатак је заокруживање, што утиче на прецизност.