Wat is een rekeneenheid?
De rekenkundige eenheid, ook wel de rekenkundige logische eenheid (ALU) genoemd, is een onderdeel van de centrale verwerkingseenheid (CPU). Het wordt vaak de 'engine' van de CPU genoemd, omdat de computer hiermee wiskundige berekeningen kan uitvoeren, zoals optellen, aftrekken en vermenigvuldigen. De ALU voert ook logische bewerkingen uit, zoals "AND", "OR" en "NOT". De rekeneenheid werkt samen met de registerarray, die gegevens bevat, bij het verwerken van een van deze bewerkingen. De rekeneenheid bestaat uit vele onderling verbonden elementen die zijn ontworpen om specifieke taken uit te voeren.
Sommige centrale verwerkingseenheden bestaan uit twee componenten, een rekenkundige eenheid en een logische eenheid. Andere processors kunnen een rekeneenheid hebben voor het berekenen van bewerkingen met een vast punt en een andere AU voor het berekenen van berekeningen met drijvend punt. Sommige pc's hebben een afzonderlijke chip die bekend staat als de numerieke coprocessor. Deze coprocessor bevat een drijvende-komma-eenheid voor het verwerken van drijvende komma-operanden. De coprocessor verhoogt de werksnelheid van de computer vanwege het vermogen van de coprocessor om de berekeningen sneller en efficiënter uit te voeren.
Bewerkingen worden verwerkt wanneer gegevens in de rekenkundige logische eenheid worden geladen vanuit een van de invoer- of processorregisters van de CPU. Het register maakt deel uit van het algemene geheugenapparaat van de computer dat gegevens opslaat. De gegevens in deze registers kunnen veel sneller worden opgehaald dan bij andere opslaglocaties. De besturingseenheid maakt deel uit van de interne werking van de CPU en verzendt instructies naar de rekenkundige besturingseenheid. De instructies bestaan meestal uit verschillende delen. Over het algemeen is er een operatiecode, ten minste één operand en in sommige gevallen een opmaakcode.
De operatiecode, of opcode, instrueert de rekenkundige logische eenheid waarop de operatie moet worden uitgevoerd. De operanden vertellen de ALU waar de gegevens zich bevinden en het adres waar de informatie kan worden opgehaald. Het heeft ook de verschillende functies die moeten worden gebruikt in de berekeningen, zoals aftrekken of een logische vergelijking. De formaatcode wordt typisch gebruikt met de operatiecode en kan het ALU drijvende-komma of vast-punt machine-instructiewoord informeren.
Typische taken die worden uitgevoerd door de rekenkundige logische eenheid zijn optellen en aftrekken, vermenigvuldigen en delen en logische tests. De ALU voert ook vergelijkingen en bit-shifting-bewerkingen uit. Bit shift is het proces waarbij de kleinste hoeveelheid informatie (bit) wordt verplaatst die door de computer wordt verwerkt. Bits worden gegroepeerd om woorden van 32 tot 64-bit te vormen.
Rekenkundige eenheden kunnen worden ontworpen om vrijwel elke berekening uit te voeren. Er zijn duurdere ALU's nodig voor complexere bewerkingen. Deze rekenkundige eenheden zijn meestal groter en vereisen meer ruimte en kracht. Kleinere rekenkundige eenheden kunnen de berekening uitvoeren, maar het duurt langer om de uitvoering te voltooien vanwege de meerdere stappen die betrokken zijn bij het verwerken van de formule.