หน่วยคำนวณคืออะไร

หน่วยเลขคณิตเรียกอีกอย่างว่าหน่วยคำนวณเลขคณิต (ALU) เป็นส่วนประกอบของหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) มักเรียกว่า "เอ็นจิ้น" ของ CPU เพราะจะทำให้คอมพิวเตอร์ทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์เช่นการบวกการลบและการคูณ ALU ยังดำเนินการทางตรรกะเช่น“ AND,”“ OR,” และ“ ไม่” หน่วยคำนวณจะทำงานร่วมกับ register array ซึ่งเก็บข้อมูลเมื่อประมวลผลการดำเนินการใด ๆ เหล่านี้ หน่วยเลขคณิตประกอบด้วยองค์ประกอบเชื่อมต่อระหว่างกันหลายอย่างที่ออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะด้าน

หน่วยประมวลผลกลางบางหน่วยประกอบด้วยสององค์ประกอบคือหน่วยคำนวณและหน่วยลอจิก ตัวประมวลผลอื่นอาจมีหน่วยเลขคณิตสำหรับการคำนวณการดำเนินการจุดคงที่และ AU อื่นสำหรับการคำนวณการคำนวณจุดลอย พีซีบางเครื่องมีชิปแยกต่างหากที่เรียกว่าตัวประมวลผลร่วมที่เป็นตัวเลข ตัวประมวลผลร่วมนี้มีหน่วยจุดลอยตัวสำหรับการประมวลผลตัวถูกดำเนินการจุดลอยตัว ตัวประมวลผลร่วมเพิ่มความเร็วการทำงานของคอมพิวเตอร์เนื่องจากความสามารถของตัวประมวลผลร่วมในการคำนวณได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การดำเนินการจะถูกประมวลผลเมื่อโหลดข้อมูลลงในหน่วยคำนวณเลขคณิตจากอินพุตหรือตัวประมวลผลของ CPU อย่างใดอย่างหนึ่ง การลงทะเบียนเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์หน่วยความจำโดยรวมของคอมพิวเตอร์ที่เก็บข้อมูล ข้อมูลที่มีอยู่ในรีจิสเตอร์เหล่านี้สามารถเรียกใช้ได้เร็วกว่าจากที่เก็บข้อมูลอื่น หน่วยควบคุมเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานภายในของ CPU และส่งคำแนะนำไปยังชุดควบคุมทางคณิตศาสตร์ คำแนะนำมักจะประกอบด้วยหลายส่วน โดยทั่วไปจะมีรหัสการทำงานอย่างน้อยหนึ่งตัวถูกดำเนินการและในบางกรณีรหัสรูปแบบ

รหัสการดำเนินการหรือ opcode สั่งให้หน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์ที่การดำเนินการที่จะดำเนินการ ตัวถูกดำเนินการบอก ALU ว่าข้อมูลอยู่ที่ไหนและที่อยู่ที่สามารถดึงข้อมูลได้ นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชั่นต่าง ๆ ที่จะใช้ในการคำนวณเช่นการลบหรือการเปรียบเทียบตรรกะ รหัสรูปแบบมักจะใช้กับรหัสการทำงานและอาจแจ้งคำแนะนำการใช้เครื่องจักรแบบลอยตัว ALU หรือจุดคงที่

งานทั่วไปที่ดำเนินการโดยหน่วยตรรกะทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ การบวกและการลบการคูณและการหารและการทดสอบทางตรรกะ ALU ยังทำการเปรียบเทียบและการดำเนินการเปลี่ยนบิต การเปลี่ยนบิตเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายข้อมูลจำนวนน้อยที่สุด (บิต) ที่จัดการโดยคอมพิวเตอร์ บิตถูกจัดกลุ่มเข้าด้วยกันเพื่อสร้างคำจาก 32 ถึง 64 บิต

หน่วยเลขคณิตสามารถออกแบบมาเพื่อทำการคำนวณใด ๆ จำเป็นต้องใช้ ALU ที่มีราคาแพงกว่าสำหรับการดำเนินการที่ซับซ้อน หน่วยเลขคณิตเหล่านี้มักจะมีขนาดใหญ่กว่าและต้องการพื้นที่และพลังงานมากขึ้น หน่วยเลขคณิตที่เล็กกว่าสามารถทำการคำนวณได้ แต่จะใช้เวลานานกว่าในการดำเนินการให้เสร็จสมบูรณ์เนื่องจากมีหลายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องในการประมวลผลสูตร