Арифметико логическое устройство: Персональный сайт — Арифметико-логическое устройство

Содержание

Арифметико-логическое устройство (АЛУ): понятия и определения

Как известно, процессор компьютера состоит из четырех базовых компонентов: арифметико-логического устройства, модуля ввода/вывода, а также блоков памяти и управления. Такую архитектуру определили еще в прошлом веке и, несмотря на то что прошло немало времени, классическая структура фон Неймана остается актуальной.

Что такое АЛУ?

Арифметико-логическое устройство – это один из компонентов процессора, который необходим для осуществления преобразований логического и арифметического типа, начиная элементарными и заканчивая сложными выражениями. Разрядность используемых операндов принято считать длиной слова, или размером.

Главная задача АЛУ заключается в переработке данных, хранящихся в оперативной памяти компьютера. Кроме того, арифметико-логическое устройство способно производить сигналы управления, которые направляют ЭВМ на выбор правильного пути для выполнения необходимого вычислительного процесса в зависимости от итоговых типов данных. Все операции задействуют электронные схемы, каждая из которых структурно делится на тысячи элементов. Такие платы обычно быстродейственные и отличаются высокой плотностью.

В зависимости от сигналов, которые поступают на вход, АЛУ выполняют разные типы операций с двумя числами. Любое арифметико-логическое устройство компьютера предусматривает реализацию четырех базовых действий, сдвигов, а также логических преобразований. Набор операций АЛУ – это его главная характеристика.

Составные части арифметико-логического устройства – это четыре основные группы узлов, которые соответствуют процессам управления, передачи, хранения и преобразования поступающих данных.

Узлы хранения АЛУ

К этой категории относятся:

  • триггеры, хранящие вспомогательные биты и разные признаки результатов;
  • регистры, отвечающие за целостность операндов, промежуточных и конечных итогов.

Иногда регистры арифметико-логического устройства могут объединяться в специализированный блок памяти, а триггеры — формировать единый регистр состояния.


Простейшие логические операции в информатике

Рассмотрим элементарные понятия математической логики в информатике и базовые логические операции с…

Узлы передачи АЛУ

К этой категории относятся:

  • шины, соединяющие между собой блоки устройства;
  • мультиплексоры и вентили, отвечающие за выбор правильного направления выполнения операций.

Узлы преобразования АЛУ

Сюда относятся:

  • сумматоры, выполняющие микрооперации;
  • схемы выполнения логических действий;
  • сдвигатели;
  • корректоры для десятичной арифметики;
  • преобразователи кода, использующиеся для получения обратных или дополнительных данных;
  • счетчики для подсчета количества выполненных циклов и для реализации вспомогательных преобразований.

Узлы управления АЛУ

К этой категории объектов относятся:

  • контрольный блок;
  • дешифратор сигналов;
  • схемы преобразования логических признаков, необходимые для формирования ветвей для выполнения микропрограмм.

Действие устройства управления процессора

Этот блок отвечает за выработку последовательности функциональных сигналов, нужной для корректного выполнения заданной команды. Как правило, такие преобразования реализуются за несколько тактов.

Управляющее устройство обеспечивает автоматическое выполнение программы. При этом задействуются необходимые координированные ответвления работы прочих составляющих компонентов машины.

За действие устройства управления отвечает базовый принцип микропрограммирования, имеющий четкое число характеристик.

Классификация АЛУ

Арифметико-логические устройства по способу оперирования переменными делят на параллельные и последовательные. Главное отличие между этими АЛУ заключается в способе представления операндов и выполнения операций.


Алу Алханов: фото, краткая биография, семья Алханова Алу…

Милиционер по призванию и по профессии, чеченец по национальности и по духу, большой патриот своей…

По характеру использования арифметико-логические устройства делят на многофункциональные и блочные. В АЛУ первого типа для выполнения операций с различными формами преставления чисел используются одни и те же схемы, которые приспосабливаются к затребованному режиму работы с данными. В блочных устройствах все операции выполняются через распределение по видам данных. Для действий с десятичными числами, цифровыми и алфавитными полями, цифрами с плавающей или фиксированной точкой используются различные схемы. При этом арифметико-логическое устройство работает намного быстрее благодаря параллельному выполнению заданных задач. Но у них есть и недостаток – увеличенные затраты на поддержку оборудования.

Арифметико-логическое устройство по способу представления может использоваться для:

  • десятичных чисел;
  • чисел с плавающей точкой;
  • чисел с фиксированной точкой.

Операции устройства

Структура АЛУ предполагает выполнение действий через логические функции, которые делятся на такие группы:

  • десятичная арифметика;
  • двоичная арифметика для цифр с четко обозначенной точкой;
  • шестнадцатеричная арифметика для выражений с плавающим разделителем;
  • модификация адресов команд;
  • операции логического типа;
  • преобразование алфавитно-цифровых полей;
  • специальная арифметика.

Современные электронно-вычислительные машины способны реализовать все вышеупомянутые типы активности, а микроЭВМ не имеют такого базового функционала, поэтому наиболее сложные процедуры выполняют через подключение небольших подпрограмм.

Арифметические операции и логические процедуры

Все действия АЛУ можно условно разделить на несколько групп.

Арифметические операции включают в себя деление, умножение, вычитание модулей, обычное вычитание и сложение.

К группе логических преобразований причисляют логическое «и» и «или», то есть конъюнкцию и дизъюнкцию, а также сравнение данных на равенство. Такие процедуры, как правило, проводят над двоичными словами, состоящими из множества разрядов.

К специальным арифметическим операциям относятся нормализация, логический и арифметический сдвиги. Между этими преобразованиями есть существенная разница. Если при арифметическом сдвиге в местоположении меняют лишь цифровые разряды, то при логическом знаковый разряд присоединяется к движению.

Каждую операцию, которая происходит посредством использования арифметико-логического устройства, можно назвать последовательностью функций логического типа, которые описываются многоразрядной логикой для электронно-вычислительных машин. К примеру, для двоичных ЭВМ используется двоичная логика и так далее, вплоть до десятеричной системы.

Абсолютно у всех арифметико-логических преобразований есть собственные операнды, а результаты на выходе трактуются как битовые строки с шестнадцатью разрядами. Исключением являются лишь примитивы знакового деления DIVS. А разнообразные флаги позволяют трактовать данные на выходе как цифры со знаком минус или плюс при переполнении. Логика преобразования битов строится на арифметике по модулю. Флаг ставится, если произошли непредсказуемые изменения со знаком. К примеру, складывая два положительных числа, вы должны получить результат со знаком «+». Но если происходит перенос в знаковый бит, устанавливающий единицу, а итог получается отрицательным, то устанавливается флаг переполнения.

Логика бита переноса базируется на беззнаковой арифметике. Этот флаг устанавливается системой, если сгенерированный перенос из старшего разряда не может быть записан как результат. Этот бит АЛУ очень эффективен при использовании преобразований с многословными представлениями.

Заключение

Арифметико-логическое устройство используется для выполнения логических и арифметических преобразований над необходимыми операндами, в роли которых часто выступают команды или коды чисел. После выполнения действия результат вновь поступает в запоминающее устройство для использования в следующих вычислениях.

Тема: Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — презентация онлайн

Похожие презентации:

3D печать и 3D принтер

Видеокарта. Виды видеокарт

Анализ компании Apple

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Устройство стиральной машины LG. Электрика

Конструкции распределительных устройств. (Лекция 15)

Электробезопасность. Правила технической эксплуатации электроустановок

Магнитные пускатели и контакторы

Работа на радиостанциях КВ и УКВ диапазонов. Антенны военных радиостанций. (Тема 5.1)

Московский Государственный Технический
Университет
имени Н.Э. Баумана
Учебная дисциплина
Схемотехника
дискретных устройств
1830
Тема: Арифметико-
логическое устройство (АЛУ)

2. Функциональное назначение АЛУ

АЛУ – узел электронновычислительных устройств,
предназначенный для выполнения
логических, арифметических
операций и операций сравнения.
Арифметико-логические
устройства АЛУ (ALU, Arithmetic-Logic
Unit) выполняют над словами ряд
действий.
Основой АЛУ служит сумматор, схема
которого дополнена логикой,
расширяющей функциональные
возможности АЛУ и обеспечивающей его
перестройку с одной операции на другую.

4. Классификация АЛУ

По способу действия над
операндами:
— АЛУ последовательного действия,
— АЛУ параллельного действия

5.

Классификация АЛУПо виду обрабатываемых чисел:
— операции над числами с
фиксированной запятой,
— операции с плавающей запятой,
— операции над двоично-десятичными
числами.

6. Классификация АЛУ

По организации действий над
операндами:
— блочные АЛУ
— многофункциональные АЛУ.

7. Классификация АЛУ

По структуре АЛУ бывают:
— с непосредственными связями,
— многосвязными.

8. АЛУ как отдельная микросхема

Обычно АЛУ четырехразрядные и для
наращивания разрядности объединяются с
формированием последовательных или
параллельных переносов.
В силу самодвойственности выполняемых
операций условное обозначение и таблица
истинности АЛУ встречаются в двух
вариантах, отличающихся взаимно
инверсными значениями переменных.

9. АЛУ как отдельная микросхема

АЛУ имеет входы операндов А и В, входы
выбора операций S, вход переноса Ci и вход М
(Моdе), сигнал которого задает тип выполняемых
операций: логические (М = 1) или арифметикологические (М = 0). Результат операции
вырабатывается на выходах F, выходы G и Н дают
функции генерации и прозрачности,
используемые для организаций параллельных
переносов при наращивании размерности АЛУ.
Сигнал C0 — выходной перенос, а выход А = В
есть выход сравнения на равенство с открытым
коллектором.

10. Условнее обозначение АЛУ

11. Операции АЛУ

Перечень выполняемых АЛУ операций
дан в след.таблице. Для краткости
двоичные числа s3s2s1s0 представлены их
десятичными эквивалентами. Под
утолщенными обозначениями 1 и 0
следует понимать наборы 1111 и 0000,
входной перенос поступает в младший
разряд слова, т. е. равен 000Сi. При
арифметических операциях учитываются
межразрядные переносы.

12. Операции АЛУ

13. Операции АЛУ

Шестнадцать логических
операций позволяют воспроизводить
все функции двух переменных.
В логико-арифметических
операциях встречаются и логические
и арифметические операции
одновременно.

14. Операции АЛУ

Запись типа А\/!В + АВ следует
понимать так: вначале поразрядно
выполняются операции
инвертирования (В), логического
сложения (А\/В) и умножения (АВ), а
затем полученные указанным
образом два четырехразрядных
числа складываются арифметически.

15. Соединение нескольких АЛУ

При операциях над словами большой
размерности АЛУ соединяются друг с
другом с организацией последовательных
или параллельных переносов.
В последнем случае совместно с АЛУ
применяют микросхемы — блоки
ускоренного переноса, получающие от
отдельных АЛУ функции генерации и
прозрачности, а также входной перенос и
вырабатывающие сигналы переноса.

16. Соединение нескольких АЛУ

17. Выходы компаратора в АЛУ

На предыдущем рисунке показаны способы
выработки сигналов сравнения слов для группы
АЛУ. Выход сравнения на равенство выполняется
по схеме монтажной логики для выходов типа ОК.
Комбинируя сигнал равенства слов с сигналом
переноса на выходе группы при работе АЛУ в
режиме вычитания, легко получить функции FA≥B
и FA≤B. Если А < В, то при вычитании возникает
заем из старшего разряда и FA≤B = 1. Если заем
отсутствует (А>В), то получим FA≥B = 1.

English     Русский Правила

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск
  • Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
  • Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs.com.
  • Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

Сеть

  • CSU/DSU (блок обслуживания канала/блок обслуживания данных)

    CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit) — аппаратное устройство размером примерно с модем. Он преобразует цифровые данные …

  • потоковая передача данных

    Потоковая передача данных — это непрерывная передача данных из одного или нескольких источников с постоянной высокой скоростью для обработки в определенные …

  • граница службы безопасного доступа (SASE)

    Пограничный сервис безопасного доступа, также известный как SASE и произносится как «дерзкий», представляет собой модель облачной архитектуры, объединяющую сеть и …

Безопасность

  • черный список приложений (занесение приложений в черный список)

    Занесение приложений в черный список — все чаще называемое занесением в черный список приложений — представляет собой практику сетевого или компьютерного администрирования, используемую …

  • соковыжималка

    Juice jacking — это эксплойт безопасности, в котором зараженная зарядная станция USB используется для компрометации устройств, которые к ней подключаются.

  • безопасность гипервизора

    Безопасность гипервизора — это процесс обеспечения безопасности гипервизора (программного обеспечения, обеспечивающего виртуализацию) на протяжении…

ИТ-директор

  • Общепринятые принципы ведения учета (Принципы)

    Общепринятые принципы ведения документации — это основа для управления записями таким образом, чтобы поддерживать …

  • система управления обучением (LMS)

    Система управления обучением представляет собой программное приложение или веб-технологию, используемую для планирования, реализации и оценки конкретных …

  • Информационный век

    Информационная эпоха — это идея о том, что доступ к информации и контроль над ней являются определяющими характеристиками нынешней эпохи …

HRSoftware

  • аутсорсинг процесса подбора персонала (RPO)

    Аутсорсинг процесса найма (RPO) — это когда работодатель передает ответственность за поиск потенциальных кандидатов на работу .

    ..

  • специалист по кадрам (HR)

    Специалист по персоналу — это специалист по кадрам, который выполняет повседневные обязанности по управлению талантами, сотрудникам …

  • жизненный цикл сотрудника

    Жизненный цикл сотрудника — это модель человеческих ресурсов, которая определяет различные этапы, через которые работник проходит в …

Обслуживание клиентов

  • Платформа Adobe Experience

    Adobe Experience Platform — это набор решений для управления качеством обслуживания клиентов (CXM) от Adobe.

  • виртуальный помощник (помощник ИИ)

    Виртуальный помощник, также называемый помощником ИИ или цифровым помощником, представляет собой прикладную программу, которая понимает естественные …

  • входящий маркетинг

    Входящий маркетинг — это стратегия, направленная на привлечение клиентов или лидов с помощью созданного компанией интернет-контента, тем самым .

    ..

Арифметико-логическое устройство | Что такое арифметико-логическая единица?

Арифметико-логическое устройство

Что такое арифметико-логическое устройство (АЛУ)?

В компьютерной архитектуре арифметико-логическое устройство (АЛУ) представляет собой комбинационную цифровую электронную схему и основной строительный блок всех микропроцессорных микросхем.

АЛУ по существу работает как математический мозг всех микросхем процессора. Он выполняет все арифметические и логические операции, выполняемые процессором.

Основной функцией микропроцессора ( ЦП ) является выполнение компьютерной программы. Компьютерная программа содержит набор машинных инструкций. CPU выполняет программу.

Для выполнения программы центральный процессор должен выполнить ряд арифметических и логических операций в соответствии с инструкциями программы. Эти операции выполняются АЛУ.

АЛУ является неотъемлемой частью каждого центрального процессора ( ЦП ). ЦП также попеременно называют процессором или микропроцессором.

АЛУ также является важным компонентом графического процессора (ГП). Графический процессор — это специальный процессор, используемый для обработки графики, что повышает производительность системы.

В зависимости от архитектуры микропроцессора ЦП и ГП могут содержать один или несколько арифметических и логических блоков. ALU для GPU оптимизирован для быстрой обработки графики.

ALU является фундаментальным строительным блоком всех микропроцессоров. От простого до высокотехнологичного микропроцессора, все чипы процессора, АЛУ являются важным компонентом.

В этой статье вы узнаете, что такое арифметико-логическое устройство, как работает АЛУ, функции АЛУ, логические элементы и другие важные темы, связанные с центральным процессором (ЦП) и АЛУ.

Арифметико-логическое устройство (ALU) в компьютерной архитектуре

Арифметико-логическое устройство в компьютерной архитектуре

Содержание