Арифметико-логическое устройство: различия между версиями

уточнение, оформление
м (→‎Литература: оформление)
(уточнение, оформление)
[[Файл:74181aluschematic.png|thumb|400px|Комбинационная логическая схема 4-битного АЛУ, реализованная в 24-х выводной [[Микросхема|микросхеме]] [[ТТЛ]], модель 74181, впервые разработанная и ранее изготавливаемая фирмой [[Texas Instruments]]. Выполняет сложение, вычитание, все элементарные [[Булева функция|логические функции]] и битовые сдвиги над двумя 4-х битовыми операндами. Не содержит в своем составе регистров.]]
'''Арифме́тико-логи́ческое устро́йство''' (АЛУ) ({{lang-en|arithmetic and logic unit, ALU}}) — блок [[центральный процессор|процессора]], который под управлением [[Устройство управления|устройства управления]] (УУ) служит для выполнения арифметических и логических преобразований (начиная от [[Элементарная операция|элементарных]]) над данными, называемыми в этом случае [[операнд]]ами. Разрядность операндов обычно называют размером или длиной [[Машинное слово|машинного слова]].
 
== История ==
[[Программист|Разработчик]] компьютера [[ЭНИАК|ENIAC]], [[Нейман, Джон фон|Джон фон Нейман]], был первым создателем АЛУ. В [[1945 год]]у он опубликовал первые научные работы по новому [[компьютер]]у, названному {{lang-en|Electronic Discrete Variable Automatic Computer}} ([[EDVAC]]). Годом позже он работал со своими коллегами над разработкой [[IAS-машина|компьютера]] в [[Институт перспективных исследований|Принстонском институте перспективных исследований]] (IAS). [[Архитектура фон Неймана|Архитектура этого компьютера]] позже стала прототипом архитектур большинства последующих компьютеров. В своих работах фон Нейман указывал устройства, которые, как он считал, должны присутствовать в компьютерах. Среди этих устройств присутствовало и АЛУ. Фон Нейман отмечал, что АЛУ необходимо для компьютера, поскольку оно гарантирует, что [[компьютер]] будет способен выполнять базовые математические операции, включая сложение, вычитание, умножение и деление.
 
== Организация и принципы действия ==
<!-- '''Структура АЛУ и его связь с другими блоками компьютера показаны на рисунке 2.''' нет рисунка -->
В состав арифметико-логического устройства, условно включается регистры Рг1 — Рг7, которые служат для обработки информации, поступающей из оперативной или пассивной памяти N1, N2, … NS и логические схемы, которые используются для обработки слов по микрокомандам, поступающим из устройства управления.
 
Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации <!-- (на рисунке 2 это микрокоманды А1, А2,…, Аn)--> и внутренние — те, которые генерируются в АЛУ и оказывают влияние на микропрограммное устройство, изменяя таким образом нормальный порядок следования команд.
<!-- р1, p2,…, pm на рисунке 2 — это и есть микрокоманды. А результаты вычислений из АЛУ передаются в ОЗУ по кодовым шинам записи у1, у2, …, ys.-->
Операционные устройства можно классифицировать по виду обрабатываемой информации, по способу её обработки и по логической структуре.
 
Такая сложная логическая структура АЛУ может характеризоваться количеством отличающихся друг от друга микроопераций, которые необходимы для выполнения всего комплекса задач, поставленных перед арифметико-логическим устройством. На входе каждого регистра собраны соответствующие логические схемы, обеспечивающие такие связи между регистрами, что позволяет реализовать заданные микрооперации. Выполнение операций над словами сводится к выполнению определённых микроопераций, которые сводятся, в свою очередь, … управляют передачей слов в АЛУ и действиями по преобразованию слов. Порядок выполнения микрокоманд определяется алгоритмом выполнения операций. То есть, связи между регистрами АЛУ и их функциями зависят в основном от принятой методики выполнения логических операций, в том числе арифметических или специальной арифметики.
 
=== Пример работы АЛУ на операции сложения ===
[[Файл:Функциональная схема АЛУ.png|мини|Функциональная схема АЛУ|400x400пкс]]
Функционально АЛУ состоит из двух регистров (Регистр1, Регистр 2), схемы управления и сумматора<ref>{{Книга|автор=Макаровой Н. В. Макаровой|заглавие=Информатика: Учебник|ответственный=|издание=|место=М.|издательство=Финансы и статистика|год=2006|страницы=|страниц=768|isbn=|isbn2=}} ISBN-978-5-279-02202-1</ref>. Арифметическая операция выполняется по тактам:
* Значения операнда 1, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 1 или уже там находится.
* Значения операнда 2, участвующего в арифметической операции по кодовой шине данных поступает в Регистр 2 или уже там находится.
* По кодовой шине инструкций, поступает инструкция на выполнение операции в схему управления
* Данные из регистров поступают в сумматор, схема управления дает команду на выполнение сложения
* Результат сложения поступает в Регистр 1
* РезультатПризнаки выполнения операции в АЛУ поступаетпоступают в результирующийрегистр блокфлагов.
 
=== Пример работы АЛУ на операции вычитания ===
 
== Операции в АЛУ ==
[[Вселенная|Все]] выполняемые в АЛУ операции являются логическими операциями (функциями), которые можно разделить на следующие группы:
 
* операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;
| автор = Каган Б. М.
| часть =
| заглавие = Электронные вычислительные машины и системы. - — 3-е изд., перераб. и доп
| оригинал =
| ссылка =