ALU (Unidade Aitmética Lógica) Operações e Arquitetura

O ALU (unidade aritmética lógica) É um circuito eletrônico cuja função é realizar todos os processos relacionados à lógica e procedimentos de cálculo numérico. Figura como um componente indispensável da unidade de processamento central (CPU) de computadores.

CPUs recentes incluem ALU muito poderoso e complexo. Em algumas estruturas da CPU, ALU é dividido em uma unidade aritmética e uma unidade lógica. Além da ALU, as CPUs atuais incluem uma unidade de controle.

Fonte: CC BY-SA 3.0, https: // Commons.Wikimedia.org/w/índice.Php?Curid = 168473

A maioria das operações de uma CPU é realizada por um ou mais ALU, quando os dados são carregados a partir dos registros de entrada. Um recorde é um pequeno espaço livre para armazenar como parte de uma CPU.

A unidade de controle indica à ALU qual procedimento deve ser executado com essas informações e manter o resultado em um registro de saída. A unidade de controle executa a transferência de informações entre registros, ALU e memória.

À medida que os procedimentos se tornam mais complexos, o ALU também ocupará mais espaço na CPU, terá um custo mais alto e gerará mais calor.

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Operações realizadas pela ALU

ALU é dedicado principalmente a operações lógicas e matemáticas, incluindo operações de deslocamento de bits. Estes são processos fundamentais que devem ser executados em quase todos os dados processados ​​pela CPU.

A unidade aritmética lógica é o componente da CPU que executa todos os cálculos que a CPU pode precisar. É a parte da "calculadora" do computador, pois executa as operações aritméticas e lógicas básicas.

Muitos dos procedimentos são lógicos. De acordo com o design que o ALU possui, o maior poder pode ser dado à CPU. No entanto, também fará mais energia e produzirá mais calor.

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As diferentes operações realizadas pela ALU podem ser classificadas da seguinte forma:

Operações lógicas

Aqui estão as diferentes operações lógicas, como e, ou não, xor, nem, nand, etc.

Operaçoes aritimeticas

Refere -se à soma e subtração de bits. Embora a multiplicação e a divisão às vezes sejam usadas, essas operações são mais caras para executar.

Somas repetitivas também podem ser usadas para substituir a multiplicação e subtrações repetitivas para substituir a divisão.

Operações de deslocamento de bits

Refere -se ao deslocamento das posições de bits em um certo número de lugares à direita ou à esquerda, o que é considerado como uma operação de multiplicação.

Unidade aritmética e lógica

Na unidade aritmética, a multiplicação e a divisão são realizadas através de uma série de operações de soma ou subtração e com o deslocamento dos bits. Existem várias maneiras de representar números negativos.

Na unidade lógica, qualquer uma das 16 possíveis operações lógicas pode ser realizada. Por exemplo, contraste dois operando ou reconheça o que os lugares os bits não correspondem.

Arquitetura ALU

ALU pode acessar diretamente a entrada e a saída na unidade de controle do processador, na memória principal e nos dispositivos de entrada e saída.

Os dados de entrada e saída são transmitidos através de uma rota eletrônica chamada barramento. A entrada corresponde a uma instrução, que inclui um ou mais operandos, um código de operação e, em alguns casos, um código de formato.

O código de operação mostra ALU qual é a ação que ele deve executar, além dos operando envolvidos na referida operação. Por exemplo, você pode indicar que os dois operandos são subtraídos ou comparados.

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A saída consiste em um resultado que será colocado em um registro de armazenamento e configuração que indicará se a operação foi realizada com sucesso. Caso contrário, algum tipo de status será armazenado no estado da máquina.

O fluxo de bits e as operações realizadas nelas nas subunidades Alu são controladas pelos circuitos do portão.

Nesses circuitos, uma unidade de sequência lógica é a que direciona os portões, através de uma sequência específica que corresponde a cada código de operação.

Portões lógicos

Todas as informações sobre um computador são armazenadas e manuseadas na forma de números binários, ou seja, 0 e 1. Para lidar.

Um transistor aberto, através do qual nenhuma corrente passa, representa um 0. Um transistor fechado, através do qual a corrente passa, representa um 1.

As operações podem ser alcançadas conectando vários transistores. Um transistor pode ser usado para controlar um segundo transistor. Por exemplo, um interruptor de transistor liga ou desligando, dependendo do estado de um segundo transistor.

Isso é conhecido como portão, porque esta disposição pode ser usada para permitir ou interromper a corrente elétrica.

Os portões são os blocos de construção do ALU. Eles são construídos a partir de diodos, resistências ou transistores. Esses portões são usados ​​no circuito integrado para representar uma entrada binária como um estado de "ignição" e "off".

ALU está configurado através de um circuito combinatório. Este circuito usa portões lógicos como e, ou não.

E portão

E mais ou mais entradas. A saída de 1 e é 1 se todos os ingressos forem 1. O portão e o da 0 como resultado se algum dos dados de entrada for 0.

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Org Gate

O pedido do pedido pode ter dois ou mais ingressos. A saída do portão do ER sempre será 1 se alguma das entradas for 1 e 0 se todas as entradas forem 0.

Sem Guenta

O tipo mais simples de operação é um portão não. Isso usa apenas um único transistor. Use uma única entrada e produza uma única saída, que é sempre o oposto da entrada.

O portão de aceno é usado para reverter o resultado dos portões ou investir o estado booleano de 0 a 1 e 1 a 0. Também é usado com o "e" e "ou" portão.

Quando usado em conjunto com o portão e ou "ou", o Not Nod é representado com um pequeno círculo na frente de ambos os portões.

Depois de usar o não.

Registros

Eles são um componente muito importante na ALU para armazenar instruções, dados intermediários, a ópera de entrada, os operando que são adicionados, o resultado acumulado, que é armazenado em um acumulador e o resultado final.

Os registros fornecem acesso muito rápido à memória, se comparado ao cache, RAM e disco rígido. Eles são construídos na CPU e são pequenos.

Referências

1. Paul Zandbergen (2019). Unidade lógica aritmética (ALU): definição, design e função. Estudar. Retirado de: Estudo.com.
2. Ravepedia (2019). Unidade lógica aritmética (ALU). Retirado de: ravepedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Unidade aritmética-lógica (ALU). TechTarget. Retirado de: Whatis.TechTarget.com.
4. Diesh Thakur (2019). O que é unidade lógica aritmética (ALU)? - Definição e significado. Notas Ecomputer. Retirado de: Ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Unidade lógica aritmética. Retirado de: em.Wikipedia.org.