Alu

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)