Аритметично-логическо устройство (АЛУ)

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: