ALU (LOHIKAL NA YUNIT NG ARITMETIKA): OPERASYON AT ARKITEKTURA - TEKNOLOHIYA - 2025

Ang ALU (Arithmetic Logical Unit) ay isang elektronikong circuit na ang pagpapaandar ay upang maisagawa ang lahat ng mga proseso na may kaugnayan sa mga pamamaraan ng pagkalkula ng lohika at pang-numero. Nakalista ito bilang isang kailangang-kailangan na bahagi ng gitnang pagpoproseso ng yunit (CPU) ng mga computer.

Kasama sa mga kamakailang mga CPU ang napakalakas at kumplikadong mga ALU. Sa ilang mga istruktura ng CPU, ang ALU ay nahahati sa isang yunit ng aritmetika at isang lohikal na yunit. Bilang karagdagan sa ALU, kasama sa mga CPU ngayon ang isang control unit.

Pinagmulan: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473

Karamihan sa mga pagpapatakbo ng isang CPU ay isinasagawa ng isa o higit pang mga ALU, kapag ang data ay nai-load mula sa mga rehistro ng input. Ang isang rehistro ay isang maliit na libreng puwang upang maiimbak bilang bahagi ng isang CPU.

Sinasabi ng control unit ang ALU kung anong pamamaraan ang tatakbo kasama ang impormasyong iyon, at makatipid ng resulta sa isang rehistro ng output. Isinasagawa ng control unit ang paglipat ng impormasyon sa pagitan ng mga rehistro, ALU at memorya.

Habang nagiging mas kumplikado ang mga pamamaraan, ang ALU ay pupunta din sa mas maraming puwang ng CPU, mas gastos, at makabuo ng mas maraming init.

Ang mga operasyon na isinagawa ng ALU

Pangunahing nakatuon ang ALU sa pagsasagawa ng mga lohikal at matematiko na operasyon, kabilang ang mga operasyon ng bit shift. Ito ang mga pangunahing proseso na dapat isakatuparan sa halos lahat ng data na pinoproseso ng CPU.

Ang lohikal na yunit ng aritmetika ay ang sangkap ng CPU na gumaganap ng lahat ng mga kalkulasyon na maaaring kailanganin ng CPU. Ito ang "pagkalkula" bahagi ng computer, dahil nagsasagawa ito ng mga pangunahing operasyon sa aritmetika at lohikal.

Karamihan sa mga pamamaraan ay isang lohikal na katangian. Ayon sa disenyo ng ALU, ang CPU ay maaaring mabigyan ng higit na lakas. Gayunpaman, magiging sanhi din ito sa iyo na gumamit ng mas maraming enerhiya at makagawa ng mas maraming init.

Ang iba't ibang mga operasyon na isinasagawa ng ALU ay maaaring maiuri ayon sa mga sumusunod:

Mga lohikal na operasyon

Narito ang iba't ibang mga lohikal na operasyon, tulad ng AT, O, HINDI, XOR, NOR, NAND, atbp.

Mga operasyon sa aritmetika

Tumutukoy sa karagdagan at pagbabawas ng mga piraso. Bagaman kung minsan ay ginagamit ang pagpaparami at paghahati, ang mga operasyong ito ay mas mahal upang maisagawa.

Ang paulit-ulit na karagdagan ay maaari ding magamit upang kapalit ng pagpaparami at paulit-ulit na pagbabawas upang kapalit ng paghahati.

Mga operasyon sa paglilipat ng bit

Tumutukoy ito sa paglilipat ng mga posisyon ng bit sa isang tiyak na bilang ng mga lugar sa kanan o sa kaliwa, na kung saan ay itinuturing na isang operasyon ng pagpaparami.

Aritmetika at lohikal na yunit

Sa yunit ng aritmetika, ang pagdami at paghahati ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang serye ng mga operasyon o pagbabawas at sa pamamagitan ng paglilipat ng mga bit. Mayroong maraming mga paraan upang kumatawan sa mga negatibong numero.

Ang alinman sa 16 na posibleng lohikal na operasyon ay maaaring isagawa sa lohikal na drive. Halimbawa, ang paghahambing ng dalawang mga operand o kinikilala kung saan ang mga bits ay hindi tumutugma.

Arkitektura ng ALU

Ang ALU ay maaaring direktang ma-access ang parehong input at output sa unit ng control control, pangunahing memorya, at mga aparato ng input at output.

Ang data ng input at output ay ipinadala sa pamamagitan ng isang electronic path na tinatawag na bus. Ang input ay tumutugma sa isang tagubilin, na may kasamang isa o higit pang mga operand, isang code ng operasyon at, sa ilang mga kaso, isang format ng code.

Ipinapakita ng code ng operasyon ang ALU kung ano ang aksyon na dapat maisagawa, bilang karagdagan sa mga operand na kasangkot sa operasyon na iyon. Halimbawa, maaari kang magturo sa dalawang operand na ibawas o ihambing.

Ang output ay binubuo ng isang resulta na ilalagay sa isang rehistro ng imbakan at isang pagsasaayos na magpapahiwatig kung ang operasyon ay matagumpay. Kung hindi, ang ilang uri ng estado ay maiimbak sa estado ng makina.

Ang bit stream at ang mga operasyon na isinagawa sa kanila sa mga subunit ng ALU ay kinokontrol ng mga circuit circuit.

Sa mga circuit na ito, ang isang lohikal na yunit ng pagkakasunud-sunod ay ang nagdidirekta sa mga pintuan, sa pamamagitan ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod na tumutugma sa bawat code ng operasyon.

Mga pintuang lohika

Ang lahat ng impormasyon sa isang computer ay nakaimbak at hawakan sa anyo ng mga binary number, iyon ay, 0 at 1. Ang mga Transistor switch ay ginagamit upang pangasiwaan ang mga binary number, dahil mayroon lamang dalawang posibleng estado sa isang switch: bukas o sarado.

Ang isang bukas na transistor, na kung saan walang mga kasalukuyang pumasa, ay kumakatawan sa isang 0. Ang isang saradong transistor, kung saan ang mga kasalukuyang pumasa, ay kumakatawan sa isang 1.

Magagawa ang mga operasyon sa pamamagitan ng pagkonekta ng maraming transistor. Ang isang transistor ay maaaring magamit upang magmaneho ng pangalawang transistor. Halimbawa, ang switch para sa isang transistor ay naka-on o naka-off depende sa estado ng isang pangalawang transistor.

Ito ay kilala bilang isang gate, dahil ang pag-aayos na ito ay maaaring magamit upang pahintulutan o ihinto ang mga de-koryenteng kasalukuyang.

Ang mga pintuan ay ang mga bloke ng gusali ng ALU. Ang mga ito ay itinayo mula sa mga diode, resistors, o transistor. Ang mga pintuang ito ay ginagamit sa integrated circuit upang kumatawan sa isang binary input bilang "on" at "off" na estado.

Ang ALU ay na-configure sa pamamagitan ng isang circuit ng kombinatorial. Gumagamit ang circuit na ito ng mga pintuang pang-logic tulad ng AT, O, HINDI para sa pagsasaayos nito.

AT gate

Ang AND gate ay may dalawa o higit pang mga pag-input. Ang output ng AND gate ay 1 kung ang lahat ng mga input ay 1. Ang AND gate ay bumalik 0 kung ang alinman sa data ng input ay 0.

O gate

Ang OR gate ay maaaring magkaroon ng dalawa o higit pang mga pag-input. Ang output ng OR gate ay palaging magiging 1 kung ang alinman sa mga input ay 1 at 0 kung ang lahat ng mga input ay 0.

HINDI gate

Ang pinakasimpleng uri ng operasyon ay isang WALANG gate. Gumagamit lamang ito ng isang solong transistor. Gumagamit ito ng isang solong input at gumagawa ng isang solong output, na palaging kabaligtaran ng input.

Ang gate ng HINDI ay ginagamit upang baligtarin ang resulta ng mga pintuang-bayan o baligtarin ang estado ng Boolean mula 0 hanggang 1 at mula 1 hanggang 0. Ginagamit din ito gamit ang "AND" at "O" na gate.

Kapag ginamit kasabay ng gate ng AT o "O", ang pinturang HINDI ay kinakatawan ng isang maliit na bilog sa harap ng parehong mga pintuan.

Matapos gamitin ang HINDI gate, ang AT mga pintuan ay naging NAND at ang mga "OR" na mga gate ay naging NOR.

Mga Rekord

Ang mga ito ay isang napakahalagang sangkap sa ALU upang mag-imbak ng mga tagubilin, intermediate data, ang mga nagpapatakbo ng input, ang mga operand na idinagdag, ang naipon na resulta, na nakaimbak sa isang nagtitipon, at panghuling resulta.

Nagbibigay ang mga rehistro ng napakabilis na pag-access sa memorya, kumpara sa cache, RAM, at hard disk. Ang mga ito ay itinayo sa CPU at maliit.

Mga Sanggunian

1. Paul Zandbergen (2019). Arithmetic Logic Unit (ALU): Kahulugan, Disenyo at Pag-andar. Pag-aaral. Kinuha mula sa: study.com.
2. Techopedia (2019). Arithmetic Logic Unit (ALU). Kinuha mula sa: ceilingpedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Aritmetika-logic unit (ALU). Techtarget. Kinuha mula sa: whatis.techtarget.com.
4. Dinesh Thakur (2019). Ano ang Arithmetic Logic Unit (ALU)? - Kahulugan at kahulugan. Mga Tala sa Ecomputer. Kinuha mula sa: ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, ang libreng encyclopedia (2019). Unit ng lohika ng aritmetika. Kinuha mula sa: en.wikipedia.org.