Co je aritmetická jednotka?

Aritmetická jednotka, také nazývaná aritmetická logická jednotka (ALU), je součástí centrální procesorové jednotky (CPU). Často se označuje jako „motor“ CPU, protože umožňuje počítači provádět matematické výpočty, jako je sčítání, odčítání a násobení. ALU také provádí logické operace, jako „AND“, „NEBO“ a „NE“. Aritmetická jednotka pracuje při zpracování kterékoli z těchto operací společně s maticí registru, která uchovává data. Aritmetická jednotka se skládá z mnoha vzájemně propojených prvků, které jsou navrženy k provádění konkrétních úkolů.

Některé centrální procesní jednotky se skládají ze dvou komponent, aritmetické jednotky a logické jednotky. Jiné procesory mohou mít aritmetickou jednotku pro výpočet operací s pevným bodem a další AU pro výpočet výpočtů s pohyblivou desetinnou čárkou. Některé počítače mají samostatný čip známý jako číselný koprocesor. Tento koprocesor obsahuje jednotku s pohyblivou řádovou čárkou pro zpracování operandů s pohyblivou řádovou čárkou. Koprocesor zvyšuje provozní rychlost počítače díky schopnosti koprocesoru provádět výpočet rychleji a efektivněji.

Operace jsou zpracovávány, když jsou data načtena do aritmetické logické jednotky z jednoho ze vstupních nebo procesorových registrů CPU. Registr je součástí celkového paměťového zařízení počítače, které ukládá data. Data obsažená v těchto registrech lze načíst mnohem rychleji než z jiných umístění úložiště. Řídicí jednotka je součástí vnitřního fungování CPU a předává instrukce aritmetické řídicí jednotce. Pokyny se obvykle skládají z několika částí. Obecně existuje operační kód, alespoň jeden operand a v některých případech formátový kód.

Operační kód nebo operační kód dává pokyn aritmetické logické jednotce, na které se má operace provést. Operandy řeknou ALU, kde jsou data umístěna, a adresu, kde lze informace získat. Má také různé funkce, které mají být použity ve výpočtech, jako je odčítání nebo logické srovnání. Formátový kód se obvykle používá s operačním kódem a může informovat ALU instrukční slovo stroje s pohyblivou řádovou čárkou nebo pevnou čárkou.

Mezi typické úkoly prováděné aritmetickou logickou jednotkou patří sčítání a odčítání, násobení a dělení a logické testy. ALU také provádí porovnávání a operace posunu bitů. Bitový posun je proces, který se týká přesunutí nejmenšího množství informací (bitů) zpracovávaných počítačem. Bity jsou seskupeny do podoby slov o velikosti 32 až 64 bitů.

Aritmetické jednotky mohou být navrženy tak, aby prováděly prakticky jakýkoli výpočet. Pro složitější operace jsou zapotřebí dražší ALU. Tyto aritmetické jednotky jsou obvykle větší a vyžadují více prostoru a síly. Menší aritmetické jednotky mohou provést výpočet, ale provedení této operace bude trvat déle v důsledku více kroků souvisejících se zpracováním vzorce.