Aritmetik mantık birimi (ALU) olarak da adlandırılan aritmetik birim, merkezi işlem biriminin (CPU) bir bileşenidir. Genellikle CPU'nun "motoru" olarak adlandırılır, çünkü bilgisayarın toplama, çıkarma ve çarpma gibi matematiksel hesaplamalar yapmasına izin verir. ALU ayrıca “AND”, “OR” ve “NOT” gibi mantıksal işlemler de gerçekleştirir. Aritmetik ünite, bu işlemlerden herhangi birini işlerken verileri tutan kayıt dizisi ile birlikte çalışır. Aritmetik birim, belirli görevleri gerçekleştirmek için tasarlanmış birçok birbirine bağlı elemandan oluşur.
Bazı merkezi işlem birimleri iki bileşenden oluşur, bir aritmetik birim ve bir mantık birimi. Diğer işlemciler sabit nokta işlemlerini hesaplamak için bir aritmetik birime ve kayan nokta hesaplamaları için bir başka AU'ya sahip olabilir. Bazı PC'lerde sayısal işlemci olarak bilinen ayrı bir yonga bulunur. Bu işlemci, kayan nokta işlenenlerini işlemek için bir kayan nokta birimi içerir. İşlemci, işlemcinin daha hızlı ve daha verimli bir şekilde işlem yapabilmesi nedeniyle bilgisayarın işletim hızını arttırır.
İşlemler, CPU giriş veya işlemci kayıtlarından birinden aritmetik mantık birimine veri yüklendiğinde işlenir. Kayıt, bilgisayarın veri depolayan genel bellek aygıtının bir parçasıdır. Bu kayıtlardaki veriler, diğer depolama konumlarından çok daha hızlı alınabilir. Kontrol ünitesi CPU'nun dahili çalışmasının bir parçasıdır ve talimatları aritmetik kontrol ünitesine iletir. Talimatlar tipik olarak birkaç parçadan oluşur. Genellikle, bir işlem kodu, en az bir işlenen ve bazı durumlarda bir biçim kodu vardır.
İşlem kodu veya opcode, işlemin gerçekleştirileceği aritmetik mantık ünitesine talimat verir. İşlenenler ALU'ya verilerin bulunduğu yeri ve bilgilerin alınabileceği adresi söyler. Ayrıca hesaplamalarda, çıkarma veya mantık karşılaştırması gibi kullanılacak çeşitli fonksiyonlara sahiptir. Biçim kodu genellikle işlem koduyla birlikte kullanılır ve ALU kayan nokta ya da sabit nokta makine komut sözcüğünü bildirebilir.
Aritmetik mantık birimi tarafından gerçekleştirilen tipik görevler toplama ve çıkarma, çarpma ve bölme ve mantıksal testleri içerir. ALU ayrıca karşılaştırmalar ve bit kaydırma işlemleri gerçekleştirir. Bit kaydırma, bilgisayar tarafından taşınan en küçük miktarda bilginin (bit) taşınmasıyla ilgili işlemdir. Bitler, 32 - 64 bit boyutunda kelimeler oluşturmak için birlikte gruplanır.
Aritmetik birimler neredeyse her türlü hesaplama yapmak için tasarlanabilir. Daha karmaşık işlemler için daha pahalı ALU'lara ihtiyaç vardır. Bu aritmetik birimler genellikle daha büyüktür ve daha fazla alan ve güç gerektirir. Daha küçük aritmetik birimler hesaplamayı yapabilir, ancak formülün işlenmesinde yer alan birden fazla adım nedeniyle yürütmenin tamamlanması daha uzun zaman alacaktır.
