Арифметико-логическое устройство: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Котзилла (обсуждение | вклад) Нет описания правки Метка: через мобильное приложение |
→Организация и принципы действия: Это утверждение добавлено в 2009 году участником Андрей Куликов, написавшем тогда много сомнительного в статьях про цифровую схемотехнику, известным войнами правок и деструктивным поведением. Оно очень частное (1 разряд, 2 операнда, 2 выхода - и всё?), я не могу представить его полезность в таком виде. Единственный источник статьи в 2009 году недоступен, и сомневаюсь что в нём это было. |
||
(не показано 36 промежуточных версий 23 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
[[Файл:74181aluschematic.png|thumb|400px|Комбинационная логическая схема 4-битного АЛУ, реализованная в 24- |
[[Файл:74181aluschematic.png|thumb|400px|Комбинационная логическая схема 4-битного АЛУ, реализованная в 24-выводной [[Микросхема|микросхеме]] [[Транзисторно-транзисторная логика|ТТЛ]], модель 74181, впервые разработанная и ранее изготавливаемая фирмой [[Texas Instruments]]. Выполняет сложение, вычитание, все элементарные [[Булева функция|логические функции]] и битовые сдвиги над двумя 4-битовыми операндами. Не содержит в своем составе регистров]] |
||
'''Арифме́тико-логи́ческое устро́йство''' (АЛУ |
'''Арифме́тико-логи́ческое устро́йство''' (''АЛУ''; {{lang-en|arithmetic logic unit, ALU}}) — блок [[центральный процессор|процессора]], который под управлением [[Устройство управления|устройства управления]] служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от [[Элементарная операция|элементарных]]) над данными, называемыми в этом случае [[операнд]]ами. Разрядность операндов обычно называют размером или длиной [[Машинное слово|машинного слова]]. |
||
Концепция арифметико-логического устройства предложена в [[1945 год в науке|1945 году]] [[Нейман, Джон фон|Джоном фон Нейманом]] в публикации по [[EDVAC]]; она стала одной из составляющих ставшей классической [[Фон-неймановская архитектура|фон-неймановской компьютерной архитектуры]]. |
|||
== История == |
|||
Разработчик компьютера [[ЭНИАК|ENIAC]], [[Нейман, Джон фон|Джон фон Нейман]], был первым создателем АЛУ. В [[1945 год]]у он опубликовал первые научные работы по новому [[компьютер]]у, названному {{lang-en|Electronic Discrete Variable Automatic Computer}} ([[EDVAC]]). Годом позже он работал со своими коллегами над разработкой [[IAS-машина|компьютера]] в [[Институт перспективных исследований|Принстонском институте перспективных исследований]] (IAS). [[Архитектура фон Неймана|Архитектура этого компьютера]] позже стала прототипом архитектур 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. |
|||
== Организация и принципы действия == |
== Организация и принципы действия == |
||
[[Файл:ALU block-ru.svg|thumb|400px|Обобщённая блок-схема арифметико-логического устройства (АЛУ). Стрелками указаны входные и выходные слова. Флаги — признаки (например, результата сравнения операндов) выполнения предыдущей операции (вход) и результата выполнения текущей операции (выход). В одноместных операциях таких, например, как инверсия битов слова или битовый сдвиг второй операнд (B) не участвует в операции. Слово команды указывает необходимую операцию.]] |
[[Файл:ALU block-ru.svg|thumb|400px|Обобщённая блок-схема арифметико-логического устройства (АЛУ). Стрелками указаны входные и выходные слова. Флаги — признаки (например, результата сравнения операндов) выполнения предыдущей операции (вход) и результата выполнения текущей операции (выход). В одноместных операциях таких, например, как инверсия битов слова или битовый сдвиг второй операнд (B) не участвует в операции. Слово команды указывает необходимую операцию.]] |
||
* Одноразрядное двоичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с бинарным (двухразрядным) выходом может выполнять до <math>2^{(2^2)*2}=2^8=256</math> двоичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с бинарным (двухразрядным) выходом. |
|||
Арифметико-логическое устройство в зависимости от выполнения функций можно разделить на две части: |
Арифметико-логическое устройство в зависимости от выполнения функций можно разделить на две части: |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации и внутренние — те, которые генерируются в АЛУ и оказывают влияние на микропрограммное устройство, изменяя таким образом нормальный порядок следования команд. |
||
<!-- '''Структура АЛУ и его связь с другими блоками компьютера показаны на рисунке 2.''' нет рисунка --> |
|||
⚫ | В состав арифметико-логического устройства |
||
⚫ | Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации |
||
Типовые функции регистров, входящих в арифметико-логическое устройство: |
|||
* Рг1 — аккумулятор (или аккумуляторы) — главный регистр АЛУ, в котором образуется результат вычислений; |
* Рг1 — аккумулятор (или аккумуляторы) — главный регистр АЛУ, в котором образуется результат вычислений; |
||
* Рг2,Рг3 — регистры операндов (слагаемого |
* Рг2, Рг3 — регистры операндов (слагаемого, сомножителя, делителя, делимого и других) в зависимости от выполняемой операции; |
||
* Рг4 — регистр адреса (или адресные регистры), предназначенные для запоминания (бывает, что формирования) адреса операндов результата; |
* Рг4 — регистр адреса (или адресные регистры), предназначенные для запоминания (бывает, что формирования) адреса операндов результата; |
||
* Рг6 — k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов; |
* Рг6 — k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов; |
||
Строка 29: | Строка 26: | ||
Операционные устройства можно классифицировать по виду обрабатываемой информации, по способу её обработки и по логической структуре. |
Операционные устройства можно классифицировать по виду обрабатываемой информации, по способу её обработки и по логической структуре. |
||
Такая сложная логическая структура АЛУ может характеризоваться количеством отличающихся друг от друга микроопераций, которые необходимы для выполнения всего комплекса задач, поставленных перед арифметико-логическим устройством. На входе каждого регистра собраны соответствующие логические схемы, обеспечивающие такие связи между регистрами, что позволяет реализовать заданные микрооперации. Выполнение операций над словами сводится к выполнению определённых микроопераций, которые |
Такая сложная логическая структура АЛУ может характеризоваться количеством отличающихся друг от друга микроопераций, которые необходимы для выполнения всего комплекса задач, поставленных перед арифметико-логическим устройством. На входе каждого регистра собраны соответствующие логические схемы, обеспечивающие такие связи между регистрами, что позволяет реализовать заданные микрооперации. Выполнение операций над словами сводится к выполнению определённых микроопераций, которые управляют передачей слов в АЛУ и действиями по преобразованию слов. Порядок выполнения микрокоманд определяется алгоритмом выполнения операций. То есть, связи между регистрами АЛУ и их функциями зависят в основном от принятой методики выполнения логических операций, в том числе арифметических или специальной арифметики. |
||
=== Пример работы АЛУ на операции сложения === |
|||
⚫ | |||
[[Файл:Функциональная схема АЛУ.png|мини|Функциональная схема АЛУ|400x400пкс]] |
|||
⚫ | |||
Функционально АЛУ состоит из двух регистров (Регистр1, Регистр 2), схемы управления и сумматора<ref>{{Книга|автор=Макаровой Н. В. |заглавие=Информатика: Учебник |ответственный= |издание= |место=М. |издательство=Финансы и статистика |год=2006 |страницы= |страниц=768 |isbn=978-5-279-02202-1}}</ref>. Арифметическая операция выполняется по тактам: |
|||
* значения операнда 1, участвующего в арифметической операции по шине данных поступает в Регистр 1 или уже там находится; |
|||
* значения операнда 2, участвующего в арифметической операции по шине данных поступает в Регистр 2 или уже там находится; |
|||
* по шине инструкций поступает инструкция на выполнение операции в схему управления; |
|||
* данные из регистров поступают в сумматор, схема управления дает команду на выполнение сложения; |
|||
* результат сложения поступает в Регистр 1; |
|||
* признаки выполнения операции в АЛУ поступают в регистр флагов. |
|||
Пример работы АЛУ на операции вычитания: |
|||
* значение операнда 1, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 1; |
|||
* значение операнда 2, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 2; |
|||
* по кодовой шине инструкций, поступает инструкция на выполнение операции вычитания в схему управления; |
|||
* схема управления преобразовывает положительное число в отрицательное (в формате дополнительного кода до двух); |
|||
* результат преобразования операнда поступает в сумматор; |
|||
* сумматор складывает два числа; |
|||
* результат сложения поступает в Регистр 1; |
|||
* результат операции АЛУ поступает в результирующий блок. |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
* операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой; |
* операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой; |
||
* операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей точкой; |
* операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей точкой; |
||
Строка 42: | Строка 58: | ||
* операции над алфавитно-цифровыми полями. |
* операции над алфавитно-цифровыми полями. |
||
Современные |
Современные компьютеры общего назначения обычно реализуют операции всех приведённых выше групп, а малые и [[Микрокомпьютер|микроЭВМ]], [[микропроцессор]]ы 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 (математика)|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 остаётся на месте), [[логический сдвиг]] (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации. |
К арифметическим операциям относятся [[сложение]], [[вычитание]], вычитание модулей («короткие операции») и [[умножение]] и [[деление (математика)|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 остаётся на месте), [[логический сдвиг]] (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации. |
||
Каждая операция в АЛУ является [[Булева функция|логической функцией]] или последовательностью логических функций описываемых [[двоичная логика|двоичной логикой]] для двоичных ЭВМ, [[троичная логика|троичной логикой]] для [[троичная ЭВМ|троичных ЭВМ]], четверичной логикой для четверичных ЭВМ, десятичной логикой для десятичных ЭВМ и |
Каждая операция в АЛУ является [[Булева функция|логической функцией]] или последовательностью логических функций описываемых [[двоичная логика|двоичной логикой]] для двоичных ЭВМ, [[троичная логика|троичной логикой]] для [[троичная ЭВМ|троичных ЭВМ]], четверичной логикой для четверичных ЭВМ, десятичной логикой для десятичных ЭВМ и так далее. |
||
== Классификация |
== Классификация == |
||
По способу действия над операндами |
По способу действия над операндами арифметико-логические устройства делятся на последовательные и параллельные. В последовательных устройствах операнды представляются в последовательном коде, а операции производятся последовательно во времени над их отдельными разрядами; в параллельных — параллельным кодом и операции совершаются параллельно во времени над всеми разрядами операндов. |
||
По способу представления чисел различают |
По способу представления чисел различают арифметико-логические устройства: |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные. В блочном устройстве операции над числами с фиксированной и плавающей точкой, десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в отдельных блоках, при этом повышается скорость работы, так как блоки могут параллельно выполнять соответствующие операции, но значительно возрастают затраты оборудования. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы. |
||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | По своим функциям арифметико-логическое устройство является операционным блоком, выполняющим микрооперации, обеспечивающие приём из других устройств (например, памяти) операндов, их преобразование и выдачу результатов преобразования в другие устройства. Арифметико-логическое устройство управляется управляющим блоком, генерирующим управляющие сигналы, инициирующие выполнение в АЛУ определённых микроопераций. Генерируемая управляющим блоком последовательность сигналов определяется кодом операции команды и оповещающими сигналами. |
||
⚫ | По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные. В блочном |
||
⚫ | По своим функциям |
||
== См. также == |
|||
* [[Математический сопроцессор]] |
|||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
Строка 68: | Строка 80: | ||
== Литература == |
== Литература == |
||
* {{книга |
* {{книга |
||
| автор = Каган Б. |
| автор = Каган Б. М. |
||
| часть = |
| часть = |
||
| заглавие = Электронные вычислительные машины и системы. |
| заглавие = Электронные вычислительные машины и системы. — 3-е изд., перераб. и доп |
||
| оригинал = |
| оригинал = |
||
| ссылка = |
| ссылка = |
||
Строка 81: | Строка 93: | ||
| автор = Угрюмов Е. П. |
| автор = Угрюмов Е. П. |
||
| часть = |
| часть = |
||
| заглавие = Цифровая схемотехника. Учеб. пособие для вузов. Изд.2 |
| заглавие = Цифровая схемотехника. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2 |
||
| оригинал = |
| оригинал = |
||
| ссылка = |
| ссылка = |
||
Строка 102: | Строка 114: | ||
* {{книга |
* {{книга |
||
| автор = Ершов А. П., Монахов В. М., Бешенков С. А. и др. |
| автор = Ершов А. П., Монахов В. М., Бешенков С. А. и др. |
||
| часть = |
| часть = 1 |
||
| заглавие = Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 |
| заглавие = Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 ч |
||
| оригинал = |
| оригинал = |
||
| ссылка = |
| ссылка = |
||
Строка 113: | Строка 125: | ||
* {{книга |
* {{книга |
||
| автор = Ершов А. П., Монахов В. М., Кузнецов А. А. и др. |
| автор = Ершов А. П., Монахов В. М., Кузнецов А. А. и др. |
||
| часть = |
| часть = 2 |
||
| заглавие = Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 |
| заглавие = Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 ч |
||
| оригинал = |
| оригинал = |
||
| ссылка = |
| ссылка = |
||
Строка 122: | Строка 134: | ||
| страницы = 143 |
| страницы = 143 |
||
| isbn = }} |
| isbn = }} |
||
* {{cite web| last =| first =| authorlink =Дулепова Ю. А.,Ершова Н. Ю., Приходченко Р. В.| coauthors =| datepublished =| url =http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/alu.html| title =IX Арифметико-логическое устройство| format =| work =Логические основы ЭВМ. Пособие к курсам «Радиоэлектроника» и «Микропроцессорные средства»| publisher =Республика Карелия, г. Петрозаводск, ПетрГУ. [http://dfe.karelia.ru/index.php Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники]| accessdate =2010-09-18| lang =ru| deadlink =404| archiveurl =https://web.archive.org/web/20040603145524/http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/alu.html| archivedate =2004-06-03}} |
|||
⚫ | |||
== Ссылки == |
|||
* {{cite web |
|||
| last = |
|||
| first = |
|||
| authorlink = Дулепова Ю. А.,Ершова Н. Ю., Приходченко Р. В. |
|||
| coautors = |
|||
| datepublished = |
|||
| url = http://dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/alu.html |
|||
| title = IX Арифметико-логическое устройство |
|||
| format = |
|||
| work = Логические основы ЭВМ. Пособие к курсам "Радиоэлектроника" и "Микропроцессорные средства" |
|||
| publisher = Республика Карелия, г. Петрозаводск, ПетрГУ. [http://dfe.karelia.ru/index.php Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники] |
|||
| accessdate = 2010-09-18 |
|||
| lang = ru |
|||
| deadlink = 404 |
|||
| archiveurl = http://web.archive.org/20040603145524/dfe3300.karelia.ru/koi/posob/log_basis/alu.html |
|||
| archivedate= 2004-06-03 |
|||
}} |
|||
⚫ | |||
{{Чистить}} |
{{Чистить}} |
Текущая версия от 15:27, 15 января 2023
Арифме́тико-логи́ческое устро́йство (АЛУ; англ. arithmetic logic unit, ALU) — блок процессора, который под управлением устройства управления служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от элементарных) над данными, называемыми в этом случае операндами. Разрядность операндов обычно называют размером или длиной машинного слова.
Концепция арифметико-логического устройства предложена в 1945 году Джоном фон Нейманом в публикации по EDVAC; она стала одной из составляющих ставшей классической фон-неймановской компьютерной архитектуры.
Организация и принципы действия
[править | править код]Арифметико-логическое устройство в зависимости от выполнения функций можно разделить на две части:
- микропрограммное устройство (устройство управления), задающее последовательность микрокоманд (команд);
- операционное устройство, в котором реализуется заданная последовательность микрокоманд (команд).
В состав арифметико-логического устройства условно включаются регистры Рг1 — Рг7, которые служат для обработки информации, поступающей из оперативной или пассивной памяти N1, N2, … NS и логические схемы, которые используются для обработки слов по микрокомандам, поступающим из устройства управления.
Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации и внутренние — те, которые генерируются в АЛУ и оказывают влияние на микропрограммное устройство, изменяя таким образом нормальный порядок следования команд.
Типовые функции регистров, входящих в арифметико-логическое устройство:
- Рг1 — аккумулятор (или аккумуляторы) — главный регистр АЛУ, в котором образуется результат вычислений;
- Рг2, Рг3 — регистры операндов (слагаемого, сомножителя, делителя, делимого и других) в зависимости от выполняемой операции;
- Рг4 — регистр адреса (или адресные регистры), предназначенные для запоминания (бывает, что формирования) адреса операндов результата;
- Рг6 — k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов;
- Рг7 — l вспомогательных регистров, которые по желанию программиста могут быть аккумуляторами, индексными регистрами или использоваться для запоминания промежуточных результатов.
Часть операционных регистров могут быть адресованы в команде для выполнения операций с их содержимым, и их называют программно-доступными. К таким регистрам относятся: сумматор, индексные регистры и некоторые вспомогательные регистры. Остальные регистры нельзя адресовать в программе, то есть они являются программно-недоступными.
Операционные устройства можно классифицировать по виду обрабатываемой информации, по способу её обработки и по логической структуре.
Такая сложная логическая структура АЛУ может характеризоваться количеством отличающихся друг от друга микроопераций, которые необходимы для выполнения всего комплекса задач, поставленных перед арифметико-логическим устройством. На входе каждого регистра собраны соответствующие логические схемы, обеспечивающие такие связи между регистрами, что позволяет реализовать заданные микрооперации. Выполнение операций над словами сводится к выполнению определённых микроопераций, которые управляют передачей слов в АЛУ и действиями по преобразованию слов. Порядок выполнения микрокоманд определяется алгоритмом выполнения операций. То есть, связи между регистрами АЛУ и их функциями зависят в основном от принятой методики выполнения логических операций, в том числе арифметических или специальной арифметики.
Пример работы АЛУ на операции сложения
[править | править код]Функционально АЛУ состоит из двух регистров (Регистр1, Регистр 2), схемы управления и сумматора[1]. Арифметическая операция выполняется по тактам:
- значения операнда 1, участвующего в арифметической операции по шине данных поступает в Регистр 1 или уже там находится;
- значения операнда 2, участвующего в арифметической операции по шине данных поступает в Регистр 2 или уже там находится;
- по шине инструкций поступает инструкция на выполнение операции в схему управления;
- данные из регистров поступают в сумматор, схема управления дает команду на выполнение сложения;
- результат сложения поступает в Регистр 1;
- признаки выполнения операции в АЛУ поступают в регистр флагов.
Пример работы АЛУ на операции вычитания:
- значение операнда 1, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 1;
- значение операнда 2, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 2;
- по кодовой шине инструкций, поступает инструкция на выполнение операции вычитания в схему управления;
- схема управления преобразовывает положительное число в отрицательное (в формате дополнительного кода до двух);
- результат преобразования операнда поступает в сумматор;
- сумматор складывает два числа;
- результат сложения поступает в Регистр 1;
- результат операции АЛУ поступает в результирующий блок.
Операции
[править | править код]Все выполняемые в арифметико-логическом устройстве операции являются логическими операциями (функциями), которые можно разделить на следующие группы:
- операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;
- операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей точкой;
- операции десятичной арифметики;
- операции индексной арифметики (при модификации адресов команд);
- операции специальной арифметики;
- операции над логическими кодами (логические операции);
- операции над алфавитно-цифровыми полями.
Современные компьютеры общего назначения обычно реализуют операции всех приведённых выше групп, 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 остаётся на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации. Каждая операция в АЛУ является логической функцией или последовательностью логических функций описываемых двоичной логикой для двоичных ЭВМ, троичной логикой для троичных ЭВМ, четверичной логикой для четверичных ЭВМ, десятичной логикой для десятичных ЭВМ и так далее.
Классификация
[править | править код]По способу действия над операндами арифметико-логические устройства делятся на последовательные и параллельные. В последовательных устройствах операнды представляются в последовательном коде, а операции производятся последовательно во времени над их отдельными разрядами; в параллельных — параллельным кодом и операции совершаются параллельно во времени над всеми разрядами операндов.
По способу представления чисел различают арифметико-логические устройства:
- для чисел с фиксированной точкой;
- для чисел с плавающей точкой;
- для десятичных чисел.
По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные. В блочном устройстве операции над числами с фиксированной и плавающей точкой, десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в отдельных блоках, при этом повышается скорость работы, так как блоки могут параллельно выполнять соответствующие операции, но значительно возрастают затраты оборудования. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы.
По своим функциям арифметико-логическое устройство является операционным блоком, выполняющим микрооперации, обеспечивающие приём из других устройств (например, памяти) операндов, их преобразование и выдачу результатов преобразования в другие устройства. Арифметико-логическое устройство управляется управляющим блоком, генерирующим управляющие сигналы, инициирующие выполнение в АЛУ определённых микроопераций. Генерируемая управляющим блоком последовательность сигналов определяется кодом операции команды и оповещающими сигналами.
Примечания
[править | править код]- ↑ Макаровой Н. В. Информатика: Учебник. — М.: Финансы и статистика, 2006. — 768 с. — ISBN 978-5-279-02202-1.
Литература
[править | править код]- Каган Б. М. Электронные вычислительные машины и системы. — 3-е изд., перераб. и доп. — Энергоатомиздат, 1991. — ISBN 5-283-01531-9.
- Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2. — БХВ-Петербург, 2004.
- Самофалов К. Г., Романкевич А. М., Валуйский В. Н., Каневский Ю. С., Пиневич М. М. Прикладная теория цифровых автоматов. — К.: Вища школа, 1987. — С. 375.
- Ершов А. П., Монахов В. М., Бешенков С. А. и др. 1 // Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 ч. — М.: Просвещение, 1985. — С. 96.
- Ершов А. П., Монахов В. М., Кузнецов А. А. и др. 2 // Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2 ч. — М.: Просвещение, 1986. — С. 143.
- IX Арифметико-логическое устройство . Логические основы ЭВМ. Пособие к курсам «Радиоэлектроника» и «Микропроцессорные средства». Республика Карелия, г. Петрозаводск, ПетрГУ. Кафедра информационно-измерительных систем и физической электроники. Дата обращения: 18 сентября 2010. Архивировано 3 июня 2004 года.
- Исследование эффективности ALU и FPU процессоров разных поколений от TestLabs.kz
Содержимое этой статьи нуждается в чистке. |
Для улучшения этой статьи желательно:
|