Jako metaforický mozek počítače provádí aritmetická logická jednotka (ALU) všechny výpočetní a srovnávací operace. ALU slouží jako základ centrálních procesorových jednotek (CPU), grafických procesorů (GPU) a jednotek s plovoucí desetinnou čárkou (FPU). Jednoduchá ALU má tři datové sběrnice: dva jednobitové operandy (A a B), jejichž výsledkem je jeden výstup (Y).
Historie ALU
Průkopníkem ALU byl v roce 1945 matematik John von Neumann, nejlépe známý svým vývojem architektury Von Neumann. Stroje společnosti Neumann zavedly uložené programy a prováděly instrukce postupně, což mělo za následek omezenou propustnost a výkon.
V 1970. letech ustoupil Intel 74181 dnešním jednočipovým mikroprocesorům. 4bitová ALU obsahovala ekvivalent 75 logických bran a byla první, která existovala v jediném balíčku. Dnešní ALU jsou složitější a přidaly funkce, jako jsou posunovače barelů a binární multiplikátory, díky nimž jsou efektivně schopné provádět větší objem složitějších operací za kratší dobu.
Typy operací ALU
Existují čtyři typy kombinací binárních vstupů, kde 1 představuje true a 0 představuje false:
- 0 + = 0 0
- 1 + = 0 1
- 0 + = 1 1
- 1 + = 1 0
Čtvrtá kombinace vstupů má za následek přenos, který vyžaduje provedení určitého typu operace. Existuje osm typů základních aritmetických operací, které budou všechny ALU podporovat:
- ADD
- PŘIDAT s CARRY
- ODČÍTAT
- SUBTRACT s PŮJČKOU
- PŘÍJEM
- DEKREMENT
- NEGOVAT
- PROJÍŽDĚT
Složitější ALU s více logickými branami (jako jsou ty ve smartphonech a laptopech) jsou také schopny provádět operace násobení a dělení.
Na druhé polovině jednotky se logické operace používají k ověření nebo úpravě výstupů těchto obvodů. Bitové logické operace zahrnují:
- NENÍ
- A
- OR
- XOR (exclusive-OR)