Τι είναι μια αριθμητική μονάδα;

Η αριθμητική μονάδα, που ονομάζεται επίσης αριθμητική λογική μονάδα (ALU), είναι ένα συστατικό της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU).Συχνά αναφέρεται ως "κινητήρας" της CPU, επειδή επιτρέπει στον υπολογιστή να εκτελεί μαθηματικούς υπολογισμούς, όπως προσθήκη, αφαίρεση και πολλαπλασιασμός.Η ALU εκτελεί επίσης λογικές λειτουργίες, όπως "και", "ή" και "όχι".Η αριθμητική μονάδα λειτουργεί μαζί με τη συστοιχία μητρώου, η οποία κρατά δεδομένα, κατά την επεξεργασία οποιασδήποτε από αυτές τις λειτουργίες.Η αριθμητική μονάδα αποτελείται από πολλά διασυνδεδεμένα στοιχεία που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν συγκεκριμένα καθήκοντα.

Ορισμένες κεντρικές μονάδες επεξεργασίας αποτελούνται από δύο εξαρτήματα, μια αριθμητική μονάδα και μια λογική μονάδα.Άλλοι επεξεργαστές μπορεί να έχουν μια αριθμητική μονάδα για τον υπολογισμό των λειτουργιών σταθερού σημείου και άλλου AU για τον υπολογισμό των υπολογισμών κυμαινόμενου σημείου.Μερικοί υπολογιστές έχουν ξεχωριστό τσιπ γνωστό ως αριθμητικό coprocessor.Αυτός ο συνάδελφος περιέχει μια μονάδα κυμαινόμενου σημείου για την επεξεργασία τελεστών κυμαινόμενου σημείου.Το μητρώο αποτελεί μέρος της συνολικής συσκευής μνήμης του υπολογιστή που αποθηκεύει δεδομένα.Τα δεδομένα που περιέχονται σε αυτούς τους καταχωρητές μπορούν να ανακτηθούν πολύ πιο γρήγορα από ό, τι από άλλες τοποθεσίες αποθήκευσης.Η μονάδα ελέγχου αποτελεί μέρος της εσωτερικής λειτουργίας της CPU και μεταδίδει οδηγίες στη μονάδα αριθμητικής ελέγχου.Οι οδηγίες συνήθως αποτελούνται από διάφορα μέρη.Γενικά, υπάρχει ένας κωδικός λειτουργίας, τουλάχιστον ένας τελεστής, και σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας κωδικός μορφής.

Ο κωδικός λειτουργίας ή ο OPCODE δίνει εντολή στη μονάδα αριθμητικής λογικής στην οποία θα εκτελεστεί η λειτουργία.Οι τελεστές αναφέρουν στην ALU όπου βρίσκονται τα δεδομένα και η διεύθυνση όπου μπορούν να ανακτηθούν οι πληροφορίες.Έχει επίσης τις διάφορες λειτουργίες που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στους υπολογισμούς, όπως η αφαίρεση ή η λογική σύγκριση.Ο κωδικός μορφής χρησιμοποιείται συνήθως με τον κωδικό λειτουργίας και μπορεί να ενημερώσει τη λέξη εντολής μηχανής ALU ή σταθερού σημείου.

Τυπικές εργασίες που εκτελούνται από την αριθμητική λογική μονάδα περιλαμβάνουν προσθήκη και αφαίρεση, πολλαπλασιασμό και διαίρεση και λογικές δοκιμές.Η ALU εκτελεί επίσης συγκρίσεις και εργασίες μετατόπισης BIT.Η μετατόπιση bit είναι η διαδικασία που εμπλέκεται στη μετακίνηση των μικρότερων ποσοτήτων πληροφοριών (bit) που χειρίζεται ο υπολογιστής.Τα κομμάτια ομαδοποιούνται για να σχηματίσουν λέξεις από 32 έως 64-bit σε μέγεθος.

Οι αριθμητικές μονάδες μπορούν να σχεδιαστούν για να εκτελούν σχεδόν οποιονδήποτε υπολογισμό.Απαιτούνται πιο ακριβά Alus για πιο πολύπλοκες λειτουργίες.Αυτές οι αριθμητικές μονάδες είναι συνήθως μεγαλύτερες και απαιτούν περισσότερο χώρο και δύναμη.Οι μικρότερες αριθμητικές μονάδες μπορούν να εκτελέσουν τον υπολογισμό, αλλά θα χρειαστούν περισσότερο χρόνο για να ολοκληρώσουν την εκτέλεση λόγω των πολλαπλών βημάτων που εμπλέκονται στην επεξεργασία του τύπου.