I datorsystemet är ALU en huvudkomponent i den centrala bearbetningsenheten, som står för aritmetisk logisk enhet och utför aritmetiska och logiska operationer. Det är också känt som en heltalsenhet (IU) som är en integrerad krets i en CPU eller GPU, som är den sista komponenten som utför beräkningar i processorn. Den har förmågan att utföra alla processer relaterade till aritmetiska och logiska operationer som addition, subtraktion och skiftningsoperationer, inklusive booleska jämförelser (XOR, OR, AND och NOT operationer). Binära tal kan också utföra matematiska och bitvisa operationer. Den aritmetiska logiska enheten är uppdelad i AU (arithmetic unit) och LU (logisk enhet). Operanderna och koden som används av ALU talar om vilka operationer som måste utföras enligt indata. När ALU har slutfört bearbetningen av indata skickas informationen till datorns minne.
Förutom att utföra beräkningar relaterade till addition och subtraktion, hanterar ALU:er multiplikationen av två heltal eftersom de är utformade för att utföra heltalsberäkningar; därför är dess resultat också ett heltal. Emellertid kan delningsoperationer vanligtvis inte utföras av ALU eftersom delningsoperationer kan ge ett resultat i ett flyttal. Istället sköter flyttalsenheten (FPU) vanligtvis divisionsoperationerna; andra icke-heltalsberäkningar kan också utföras av FPU.
Dessutom kan ingenjörer designa ALU för att utföra alla typer av operationer. ALU blir dock dyrare då operationerna blir mer komplexa eftersom ALU förstör mer värme och tar upp mer plats i CPU:n. Detta är anledningen till att göra kraftfull ALU av ingenjörer, vilket ger en garanti för att CPU:n är snabb och kraftfull också.
Beräkningarna som krävs av CPU:n hanteras av den aritmetiska logiska enheten (ALU); de flesta av operationerna bland dem är logiska till sin natur. Om CPU görs mer kraftfull, som är gjord på basis av ALU är designad. Då skapar den mer värme och tar mer kraft eller energi. Därför måste det vara måttligt mellan hur komplex och kraftfull ALU är och inte vara mer kostsam. Detta är huvudorsaken till att de snabbare CPU:erna är dyrare; därför tar de mycket kraft och förstör mer värme. Aritmetiska och logiska operationer är de huvudsakliga operationerna som utförs av ALU; den utför också bitskiftande operationer.
java är lika med metoden
Även om ALU är en huvudkomponent i processorn, kan ALU:s design och funktion vara olika i de olika processorerna. För fall är vissa ALU:er utformade för att endast utföra heltalsberäkningar, och vissa är för flyttalsoperationer. Vissa processorer inkluderar en enda aritmetisk logisk enhet för att utföra operationer, och andra kan innehålla ett flertal ALU:er för att slutföra beräkningar. Operationerna som utförs av ALU är:
Aritmetiska logiska enheter (ALU) Signaler
En mängd olika elektriska in- och utgångsanslutningar finns i ALU, vilket ledde till att de digitala signalerna sänds mellan den externa elektroniken och ALU.
ALU-ingången får signaler från de externa kretsarna, och som svar får extern elektronik utsignaler från ALU.
Data: Tre parallella bussar finns i ALU, vilka inkluderar två ingångs- och utgångsoperander. Dessa tre bussar hanterar antalet signaler som är desamma.
Opcode: När ALU:n ska utföra operationen, beskrivs det av operationsvalkoden vilken typ av operation en ALU ska utföra aritmetisk eller logisk operation.
Status
genomstruken markdown
Konfigurationer av ALU
Beskrivningen av hur ALU interagerar med processorn ges nedan. Varje aritmetisk logisk enhet inkluderar följande konfigurationer:
- Instruktionsuppsättning arkitektur
- Ackumulator
- Stack
- Registrera dig för att registrera dig
- Registrera stack
- Registrera minne
Ackumulator
Mellanresultatet av varje operation innesluts av ackumulatorn, vilket betyder att Instruction Set Architecture (ISA) inte är mer komplicerad eftersom det bara krävs en bit.
Generellt är de mycket snabba och mindre komplexa men för att göra Accumulator mer stabil; tilläggskoderna måste skrivas för att fylla den med korrekta värden. Tyvärr, med en enda processor, är det mycket svårt att hitta ackumulatorer för att utföra parallellism. Ett exempel på en ackumulator är skrivbordskalkylatorn.
Stack
Närhelst de senaste operationerna utförs, lagras dessa i stapeln som innehåller program i topp-och-ned-ordning, vilket är ett litet register. När de nya programmen läggs till för att köras trycker de på för att lägga de gamla programmen.
Register-Register Arkitektur
Den innehåller en plats för 1 destinationsinstruktion och 2 källinstruktioner, även känd som en 3-register operationsmaskin. Denna instruktionsuppsättningsarkitektur måste vara längre för att lagra tre operander, 1 destination och 2 källor. Efter avslutad operation skulle det vara svårt att skriva tillbaka resultaten till registren, och även längden på ordet borde vara längre. Det kan dock orsaka fler problem med synkroniseringen om återskrivningsregeln skulle följas på denna plats.
hur man öppnar en fil i java
MIPS-komponenten är ett exempel på register-till-register-arkitekturen. För input använder den två operander och för utdata använder den en tredje distinkt komponent. Lagringsutrymmet är svårt att underhålla eftersom var och en behöver ett distinkt minne; därför måste det alltid vara premium. Dessutom kan det vara svårt att utföra vissa operationer.
java-sträng till int
Registrera - Stack Architecture
I allmänhet är kombinationen av register- och ackumulatoroperationer känd som för Register - Stack Architecture. De operationer som behöver utföras i registerstackens arkitektur skjuts upp på toppen av stacken. Och dess resultat hålls överst i stacken. Med hjälp av Reverse polish-metoden kan mer komplexa matematiska operationer brytas ner. Vissa programmerare, för att representera operander, använder konceptet med ett binärt träd. Det betyder att den omvända poleringsmetoden kan vara enkel för dessa programmerare, medan det kan vara svårt för andra programmerare. För att utföra Push- och Pop-operationer måste ny hårdvara skapas.
Register och Memory
I denna arkitektur kommer en operand från registret och den andra kommer från det externa minnet eftersom det är en av de mest komplicerade arkitekturerna. Anledningen bakom det är att varje program kan vara väldigt lång eftersom de måste hållas i fullt minnesutrymme. I allmänhet är denna teknik integrerad med Register-Register Register-teknik och kan praktiskt taget inte användas separat.
Fördelar med ALU
ALU har olika fördelar, som är följande:
- Den stöder parallell arkitektur och applikationer med hög prestanda.
- Den har förmågan att få önskad utdata samtidigt och kombinera heltalsvariabler och flyttalsvariabler.
- Den har förmågan att utföra instruktioner på en mycket stor uppsättning och har en hög noggrannhet.
- Två aritmetiska operationer i samma kod som addition och multiplikation eller addition och subtraktion, eller vilka två operander som helst kan kombineras av ALU. För fall, A+B*C.
- Genom hela programmet förblir de enhetliga, och de är placerade på ett sätt så att de inte kan avbryta en del däremellan.
- I allmänhet är det väldigt snabbt; därför ger det resultat snabbt.
- Det finns inga känslighetsproblem och inget minnesslöseri med ALU.
- De är billigare och minimerar kraven på logic gate.
Nackdelar med ALU
Nackdelarna med ALU diskuteras nedan:
- Med ALU har flytande variabler fler fördröjningar, och den designade styrenheten är inte lätt att förstå.
- Buggarna skulle uppstå i vårt resultat om minnesutrymmet var bestämt.
- Det är svårt att förstå amatörer eftersom deras krets är komplex; begreppet pipelining är också komplicerat att förstå.
- En bevisad nackdel med ALU är att det finns oegentligheter i latenser.
- En annan nackdel är avrundning, vilket påverkar noggrannheten.