Co to jest jednostka arytmetyczna?
Jednostka arytmetyczna, zwana także arytmetyczną jednostką logiczną (ALU), jest składnikiem centralnej jednostki przetwarzania (CPU). Jest często nazywany „silnikiem” procesora, ponieważ umożliwia komputerowi wykonywanie obliczeń matematycznych, takich jak dodawanie, odejmowanie i mnożenie. ALU wykonuje także operacje logiczne, takie jak „AND”, „OR” i „NOT”. Jednostka arytmetyczna działa wraz z tablicą rejestrów, która przechowuje dane, podczas przetwarzania dowolnej z tych operacji. Jednostka arytmetyczna składa się z wielu połączonych ze sobą elementów zaprojektowanych do wykonywania określonych zadań.
Niektóre jednostki centralne składają się z dwóch elementów: jednostki arytmetycznej i jednostki logicznej. Inne procesory mogą mieć jednostkę arytmetyczną do obliczania operacji na punktach stałych i inną jednostkę AU do obliczania obliczeń zmiennoprzecinkowych. Niektóre komputery mają oddzielny układ znany jako koprocesor numeryczny. Ten koprocesor zawiera jednostkę zmiennoprzecinkową do przetwarzania argumentów zmiennoprzecinkowych. Koprocesor zwiększa szybkość działania komputera ze względu na zdolność koprocesora do wykonywania obliczeń szybciej i wydajniej.
Operacje są przetwarzane, gdy dane są ładowane do arytmetycznej jednostki logicznej z jednego z rejestrów wejściowych lub rejestrów procesora. Rejestr jest częścią ogólnej pamięci komputera, która przechowuje dane. Dane zawarte w tych rejestrach można odzyskać znacznie szybciej niż z innych lokalizacji. Jednostka sterująca jest częścią wewnętrznego działania CPU i przesyła instrukcje do arytmetycznej jednostki sterującej. Instrukcje zazwyczaj składają się z kilku części. Zasadniczo istnieje kod operacji, co najmniej jeden operand, aw niektórych przypadkach kod formatu.
Kod operacji lub kod operacji instruuje arytmetyczną jednostkę logiczną, na której operacji ma zostać wykonana. Argumenty informują ALU, gdzie znajdują się dane i adres, pod którym można je odzyskać. Posiada również różne funkcje, które mają być używane w obliczeniach, takie jak odejmowanie lub porównanie logiczne. Kod formatu jest zwykle używany z kodem operacji i może informować o zmiennoprzecinkowych lub stałych punktach instrukcji ALU słowa maszynowego.
Typowe zadania wykonywane przez arytmetyczną jednostkę logiczną obejmują dodawanie i odejmowanie, mnożenie i dzielenie oraz testy logiczne. ALU wykonuje również porównania i operacje przesuwania bitów. Przesunięcie bitów to proces związany z przenoszeniem najmniejszych ilości informacji (bitów) obsługiwanych przez komputer. Bity są grupowane razem, tworząc słowa o rozmiarze od 32 do 64 bitów.
Jednostki arytmetyczne mogą być zaprojektowane tak, aby wykonywać praktycznie dowolne obliczenia. Droższe jednostki ALU są potrzebne do bardziej złożonych operacji. Te jednostki arytmetyczne są zwykle większe i wymagają więcej miejsca i mocy. Mniejsze jednostki arytmetyczne mogą wykonać obliczenia, ale ich wykonanie zajmie więcej czasu z powodu wielu kroków związanych z przetwarzaniem formuły.