Che cos'è un'unità aritmetica?
L'unità aritmetica, chiamata anche unità aritmetica logica (ALU), è un componente dell'unità centrale di elaborazione (CPU). Viene spesso definito "motore" della CPU perché consente al computer di eseguire calcoli matematici, quali addizione, sottrazione e moltiplicazione. L'ALU esegue anche operazioni logiche, come "AND", "OR" e "NOT". L'unità aritmetica funziona insieme all'array register, che contiene i dati, durante l'elaborazione di una qualsiasi di queste operazioni. L'unità aritmetica è composta da molti elementi interconnessi progettati per eseguire compiti specifici.
Alcune unità centrali di elaborazione sono composte da due componenti, un'unità aritmetica e un'unità logica. Altri processori possono avere un'unità aritmetica per il calcolo delle operazioni in virgola fissa e un'altra UA per il calcolo di calcoli in virgola mobile. Alcuni PC dispongono di un chip separato noto come coprocessore numerico. Questo coprocessore contiene un'unità a virgola mobile per l'elaborazione di operandi a virgola mobile. Il coprocessore aumenta la velocità operativa del computer grazie alla capacità del coprocessore di eseguire i calcoli in modo più rapido ed efficiente.
Le operazioni vengono elaborate quando i dati vengono caricati nell'unità logica aritmetica da uno dei registri di ingresso o processore della CPU. Il registro fa parte dell'apparato di memoria generale del computer che memorizza i dati. I dati contenuti in questi registri possono essere recuperati molto più rapidamente rispetto ad altri percorsi di archiviazione. L'unità di controllo fa parte del funzionamento interno della CPU e trasmette le istruzioni all'unità di controllo aritmetica. Le istruzioni sono generalmente composte da più parti. In genere, esiste un codice operazione, almeno un operando e, in alcuni casi, un codice formato.
Il codice operazione, o codice operativo, indica l'unità logica aritmetica su quale operazione eseguire. Gli operandi indicano all'ALU dove si trovano i dati e l'indirizzo dove è possibile recuperare le informazioni. Ha anche le varie funzioni che devono essere utilizzate nei calcoli, come la sottrazione o un confronto logico. Il codice di formato viene in genere utilizzato con il codice operativo e può indicare la parola di istruzione della macchina in virgola mobile o fissa ALU.
Le attività tipiche eseguite dall'unità logica aritmetica includono addizione e sottrazione, moltiplicazione e divisione e test logici. L'ALU esegue inoltre confronti e operazioni di spostamento dei bit. Lo spostamento dei bit è il processo coinvolto nello spostamento delle più piccole quantità di informazioni (bit) gestite dal computer. I bit sono raggruppati insieme per formare parole di dimensioni comprese tra 32 e 64 bit.
Le unità aritmetiche possono essere progettate per eseguire praticamente qualsiasi calcolo. ALU più costose sono necessarie per operazioni più complesse. Queste unità aritmetiche sono generalmente più grandi e richiedono più spazio e potenza. Le unità aritmetiche più piccole possono eseguire il calcolo, ma richiederà più tempo per completare l'esecuzione a causa delle molteplici fasi coinvolte nell'elaborazione della formula.