Реклама на сайте (разместить):



Реклама и пожертвования позволяют нам быть независимыми!

Арифметико-логическое устройство

Материал из Викизнание
(перенаправлено с «АЛУ (устройство)»)
Перейти к: навигация, поиск

Арифмети́ческо-логи́ческое устро́йство (АЛУ) (англ. arithmetic and logic unit, ALU) — блок процессора, который служит для выполнения арифметических и логических преобразований над словами, называемыми в этом случае операндами.

История[править]

Разработчик компьютера ENIAC, Джон фон Нейман, был первым создателем АЛУ. В 1945 году он опубликовал первые научные работы по новому компьютеру, названному EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). Годом позже он работал со своими коллегами над разработкой компьютера для Принстонского института новейших исследований (IAS). Этот компьютер позже стал прототипом для большинства последующих компьютеров. В своих работах фон Нейман указывал устройства, которые, как он считал, должны присутствовать в компьютерах. Среди этих устройств присутствовало и АЛУ. Фон Нейман отмечал, что АЛУ необходимо для компьютера, поскольку оно гарантирует, что компьютер будет способен выполнять базовые математические операции включая сложение, вычитание, умножение и деление.

Набор операций в АЛУ[править]

Как правило, АЛУ является достаточно универсальным устройством. Это значит, оно может выполнять большое количество разнообразных операций. Операции АЛУ можно разделить на группы согласно нескольким критериям:

  • тип и представлению обрабатываемых данных — целые, нецелые числа с фиксированной и плавающей запятой, логические величины, особые типы;
  • группировка и коммутация данных — скалярные, векторные операции поэлементные, перестановочные и т. д.;
  • род операций — арифметические, алгебраические, тригонометрические, логические, пересылочные, множественные, сравнения;

Обрабатываемые АЛУ данные могут иметь различные типы и представления:

ЭВМ[править]

Выполняемые в АЛУ операции можно разделить на следующие группы:

  • операции двоичной арифметики над числами с фиксированной запятой;
  • операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики над числами с плавающей запятой;
  • операции двоично-десятичной арифметики;
  • операции индексной арифметики (при модификации адресов команд);
  • операции специальной арифметики;
  • операции над логическими кодами (логические операции);
  • операции над алфавитно-цифровыми полями.

Современные микропроцессоры общего назначения обычно реализуют операции всех приведенных выше групп, хотя имеется тенденция к исключению сложных и редкоиспользуемых, а малые и микроЭВМ, микропроцессоры и специализированные ЭВМ часто не имеют аппаратуры арифметики чисел с плавающей точкой, десятичной арифметики и операций над алфавитно-цифровыми полями. В этом случае эти операции выполняются специальными подпрограммами. К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей («короткие операции») и умножение и деление («длинные операции»). Группу логических операций составляют операции дизъюнкция (логическое ИЛИ) и конъюнкция (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство. Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый разряд остается на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации.

АЛУ и другие функциональные устройства[править]

Можно выделить ряд специфичных ФУ, выполняющие некоторые операции АЛУ:

  • устройство умножения, а также
  • устройство умножения-накопления и
  • устройство умножения-деления,
  • устройство вычислений над числами с плавающей запятой,
  • сдвигатель;
  • устройство обработки кодов условий;

Как правило весь функционал таких устройств может быть повторён на АЛУ, однако специфичные устройства выигрывают в скорости, энергопотреблении и других характеристиках. Также АЛУ может быть физически выполнен как совокупность нескольких узкофункциональных устройств.


См. также[править]

Статью можно улучшить?
✍ Редактировать 💸 Спонсировать 🔔 Подписаться 📩 Переслать 💬 Обсудить
Позвать друзей
Вам также может быть интересно: