Аритметично-логическо устройство (АЛУ)
Ако процесорът наричаме сърцето на всяка компютърна система (КС), то аритметично-логическото устройствое сърцето на процесора. Преди да бъде създаден процесорът като отделна интегрална схема, АЛУ е създадено като интегрална схема от средна степен на интеграция (ССИ-MSI). Тази схема извършва всички логически (логическо събиране, логическо умножение, отрицание, сравнение и др.) и аритметични (събиране, изваждане, умножение, деление) операции върху две числа , всяко от N-бита. Наборът от аритметични и логически операции определя т. нар. език на КС или машинен език. Всяка от изброените операции се изпълнява от определен брой микрооперации, които съставят вече споменатия по-горе език на КС или машинен език.
Различават се четири типа функции - операции, реализирани от АЛУ:
- Логически операции, преместване и тестове;
- Събиране, изваждане на операнди с цели числа;
- Умножение, деление на операнди с цели числа;
- Аритметични операции на операнди с цели числа.
Това е пълният набор от операции, които се изпълняват от всяко аритметично-логическо устройство, част от всеки централен процесор (ЦП-CPU).
В зависимост от инструкцията, която се изпълнява, в операцията обработвана от аритметично-логическото устройство, участват един или два операнда (при два операнда единият е записан в регистър на процесора (в случая говорим винаги за микропроцесор - една интегрална схема), а втория е операнд от инструкцията или е записан в клетка от паметта (ОП), чийто адрес даден в операнда. Резултатът се записва в регистър на ЦП или в клетка от паметта за данните.
Когато работата се извършва върху две операнди без акумулатор към ЦП, действието на АЛУ може да се представи със следната схема:
Операнда 1 | Операнда 2 | |
АЛУ | ||
Резултат | + Признаци |
Фиг.6. Паралелна обработка на две операнди.
Когато работата се извършва с акумулатори към ЦП, схемата на действие на АЛУ може да се представи по следния начин:
Акумулатор 1 | Акумулатор 2 | |
АЛУ | Код на операцията |
Фиг.7. АЛУ, снабдени с акумулатори
2. Набор от операции:
2.1. Основните задачи на АЛУ са:
- Да обработва входни операнди и да изчислява съответните резултати от операцията;
- Да формира признаци за състоянието (ПС) на изчислението;
- Да изпраща информация за завършване на текущата операция.
Операциите в АЛУ се изпълняват, като всяка от операциите се заявява със съответен код на операцията (КОП), по който се избира алгоритъма за нейното изпълнение в процесора.
2.2. Организация на изчисленията. Операции и микрооперации в АЛУ:
Организацията на изчисленията в аритметично-логическото устройство обхваща две йерархични нива в компютърната обработка, свързани с нейното дефиниране чрез:
1) Програма от високо ниво - макро ниво;
и нейната реализация чрез:
2) Машинните средства от ниско ниво - микро ниво.
В този смисъл, всяка операция на компютърната обработка на информацията се представя като фиксирана последователност от елементарни операции, наречени микрооперации. По този начин изпълнението на една операция, заявена с команда, наричана най-често оператор в потребителската програма на макро ниво например, се свежда до изпълнение във времето на точно определена последователност от микрооперации на микро ниво.
След определяне на типа на заявената в приложението операция се формира необходимата последователност от управляващи сигнали (УС) - вж.Фиг5., които указват кои микрооперации да бъдат изпълнени. Самото изпълнение на микрооперациите се извършва в обработващия блок аритметично-логическото устройство.
Коментари: