计算机 - 算术逻辑单元 (ALU)

什么是ALU？

ALU代表算术逻辑单元。ALU是CPU的关键组成部分，它执行算术和逻辑运算。它每秒可以执行数十亿次运算。ALU电路集成了四个关键组件：输入、操作数、输出和存储。

为了存储二进制数字，计算机使用要么开要么关的晶体管开关。数据也存储在指定用于存储输出的寄存器中。ALU通常快速且准确。它们执行逻辑运算，例如按位运算，即对二进制数字串进行的运算。CPU处理器直接支持按位逻辑运算，这些运算快速、简单，并且范围从基本到高级。

ALU还可以进行多精度算术运算，这是当所需的精度超过硬件能力时所需的软件运算。ALU能够执行复杂的算术和逻辑运算，因为它们使现代计算机能够将复杂的计算分解成大量二进制过程。

ALU的作用是什么？

ALU执行算术和逻辑运算。CPU中还包含控制单元 (CU)。CU指导ALU执行特定操作，ALU负责执行这些操作。

非门由单个晶体管和一个输入逻辑门组成。其功能是产生与输入相反的输出。例如，输入为1时，输出为0。

或门使用多个晶体管和两个输入。只有当第一个或第二个输入为1时，输出才为1。相反，当两个输入都为0时，或门产生0的输出。

与门使用多个晶体管和两个输入。只有当第一个和第二个输入都为1时，输出才为1。

ALU的功能

ALU是CPU的一个重要组成部分。它主要对输入的数据执行算术和逻辑运算。ALU具有不同的电输入和输出连接，使ALU和外部电子设备之间能够传输数字信号。数据由外部电路提供给ALU输入，ALU发送处理后的计算结果。ALU的一些关键功能如下：

• 算术运算 - 包括加法、减法、乘法和除法。
• 逻辑运算 - 包括与、或、非、异或（互斥或）和位移逻辑运算。
• 比较运算 - ALU还执行数字比较以确定大于、小于或等于。
• 按位运算 - 包括更改数据字中各个位的运算，例如将它们左移或右移以及屏蔽特定位。
• 数据流入ALU - ALU可以直接访问CPU控制器、主内存和输入/输出设备。ALU使用类似总线的电路路径从内存获取输入数据。
• 应用函数 - ALU的内部组件用于执行各种函数的二进制计算。
• 提供临时存储 - ALU通常包括存储输入操作数、要添加的操作数、累积结果和移位结果的内存块。

ALU从处理器的寄存器接收输入，并将结果返回到寄存器。它是CPU的一个关键组成部分，使它能够执行计算机系统中各种任务和操作所需的计算。