算術単位とは何ですか？

算術論理ユニット（ALU）とも呼ばれる算術ユニットは、中央処理装置（CPU）のコンポーネントです。 コンピューターが加算、減算、乗算などの数学的な計算を実行できるため、CPUの「エンジン」と呼ばれることがよくあります。 ALUは、「AND」、「OR」、「NOT」などの論理演算も実行します。演算ユニットは、これらの演算のいずれかを処理するときに、データを保持するレジスタ配列とともに動作します。 演算ユニットは、特定のタスクを実行するように設計された相互接続された多くの要素で構成されています。

一部の中央処理装置は、演算ユニットと論理ユニットの2つのコンポーネントで構成されています。 他のプロセッサには、固定小数点演算を計算するための演算ユニットと、浮動小数点計算を計算するための別のAUがあります。 一部のPCには、数値コプロセッサーと呼ばれる別のチップがあります。 このコプロセッサーには、浮動小数点オペランドを処理するための浮動小数点ユニットが含まれています。 コプロセッサーは、コプロセッサーがより高速かつ効率的に計算を実行できるため、コンピューターの動作速度を向上させます。

CPUの入力レジスタまたはプロセッサレジスタの1つから算術論理ユニットにデータがロードされると、操作が処理されます。 レジスタは、データを保存するコンピューターのメモリ装置全体の一部です。 これらのレジスタに含まれるデータは、他の保存場所よりもはるかに高速に取得できます。 制御ユニットは、CPUの内部動作の一部であり、演算制御ユニットに命令を送信します。 指示は通常、いくつかの部分で構成されています。 通常、オペレーションコード、少なくとも1つのオペランド、および場合によってはフォーマットコードがあります。

演算コード、またはオペコードは、演算を実行する演算論理装置に指示します。 オペランドは、ALUにデータの場所と情報を取得できるアドレスを伝えます。 また、減算や論理比較など、計算に使用されるさまざまな機能も備えています。 通常、フォーマットコードはオペレーションコードとともに使用され、ALU浮動小数点または固定小数点のマシン命令ワードに通知する場合があります。

算術論理ユニットによって実行される典型的なタスクには、加算と減算、乗算と除算、および論理テストが含まれます。 ALUは、比較およびビットシフト操作も実行します。 ビットシフトは、コンピューターで処理される最小量の情報（ビット）を移動するプロセスです。 ビットはグループ化されて、サイズが32〜64ビットのワードを形成します。

演算ユニットは、ほぼすべての計算を実行するように設計できます。 より複雑な操作には、より高価なALUが必要です。 これらの演算ユニットは通常、より大きく、より多くのスペースと電力を必要とします。 より小さい演算ユニットで計算を実行できますが、式の処理に含まれる複数のステップにより、実行を完了するのに時間がかかります。