Hva er en aritmetisk enhet?

Den aritmetiske enheten, også kalt den aritmetiske logiske enheten (ALU), er en komponent i den sentrale prosesseringsenheten (CPU). Det blir ofte referert til som “motoren” til CPU-en fordi den lar datamaskinen utføre matematiske beregninger, for eksempel tillegg, subtraksjon og multiplikasjon. ALU utfører også logiske operasjoner, som “OG”, “ELLER” og “IKKE.” Den aritmetiske enheten fungerer sammen med registeroppstillingen, som inneholder data, når man behandler noen av disse operasjonene. Den aritmetiske enheten består av mange sammenkoblede elementer som er designet for å utføre spesifikke oppgaver.

Noen sentrale behandlingsenheter består av to komponenter, en aritmetisk enhet og en logisk enhet. Andre prosessorer kan ha en aritmetisk enhet for beregning av faste punktoperasjoner og en annen AU for beregning av flytende punktberegninger. Noen PC-er har en egen brikke kjent som den numeriske koprocessoren. Denne koprocessoren inneholder en flytende punktenhet for å behandle flytende punktoperander. Coprocessor øker datamaskinens driftshastighet på grunn av coprocessor evnen til å utføre beregning raskere og mer effektivt.

Operasjoner behandles når data lastes inn i den aritmetiske logiske enheten fra en av CPU-inngangs- eller prosessorregistrene. Registeret er en del av datamaskinens samlede minneapparat som lagrer data. Dataene i disse registrene kan hentes mye raskere enn fra andre lagringssteder. Kontrollenheten er en del av den interne funksjonen til CPU og overfører instruksjoner til den aritmetiske kontrollenheten. Instruksjonene består vanligvis av flere deler. Generelt er det en operasjonskode, minst en operand, og i noen tilfeller, en formatkode.

Operasjonskoden, eller opkoden, instruerer den aritmetiske logiske enheten som operasjonen skal utføres på. Operandene forteller ALU hvor dataene er plassert og adressen der informasjonen kan hentes. Den har også de forskjellige funksjonene som skal brukes i beregningene, for eksempel subtraksjon eller en logisk sammenligning. Formatkoden brukes vanligvis sammen med operasjonskoden og kan informere ALU flytende eller maskinens faste instruksjonsord.

Typiske oppgaver utført av aritmetisk logisk enhet inkluderer addisjon og subtraksjon, multiplikasjon og deling og logiske tester. ALU utfører også sammenligninger og bitskiftoperasjoner. Bitskift er prosessen som er involvert i å flytte de minste mengder informasjon (bit) som håndteres av datamaskinen. Bits er gruppert sammen for å danne ord fra 32 til 64 bit.

Aritmetiske enheter kan utformes for å utføre praktisk talt hvilken som helst beregning. Dyrere ALU-er er nødvendige for mer komplekse operasjoner. Disse aritmetiske enhetene er vanligvis større og krever mer plass og kraft. Mindre aritmetiske enheter kan utføre beregningen, men det vil ta lengre tid å fullføre utførelsen på grunn av de flere trinnene som er involvert i behandlingen av formelen.