Арифметик логик нэгж (ALU) нь компьютерийн төв процессор (CPU) дотор суулгагдсан хэлхээний самбар бөгөөд 0 ба 1 битийн дохиог дамжуулах боломжтой цахилгаан транзистороор хийсэн гарцуудыг ашиглан математик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг.
Үндсэндээ ALU нь бүхэл тооны хоёртын хувьсагч дээр арифметик болон битийн функцуудыг гүйцэтгэдэг дижитал хослолын хэлхээ юм. Floating Point Unit (FPU) нь (жишээ нь, бодит утгуудын магадлалд тулгуурласан тоон үйлдлүүд) зохицуулдаг.
Хэрэв CPU нь компьютерийн тархи гэж үзвэл ALU нь түүний тооцоолуур юм. Бүртгэлд хадгалагдсан мэдээлэл дээр арифметик тооцоолол хийх хэлхээ тооцоолуур энд үүсдэг.
Арифметик логик нэгж (ALU) дараах төрлийн байж болно:
Бүхэл тоонд суурилсан (Integer Based): Бүхэл тоон ALU нь аравтын бус бүхэл тоон дээр логик болон арифметик функцуудыг гүйцэтгэх зориулалттай. Ерөнхийдөө энэ ALU нь компьютерт байнга хэрэглэгддэг нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах зэрэг математикийн энгийн үйлдлүүдийг гүйцэтгэхэд ашиглагддаг.
ALUs with a bit-slice structure: Энэ төрлийн ALU нь олон жижиг ALU-г бүрдүүлдэг бөгөөд тус бүр нь битийн тодорхой цуглуулга дээр үйлдлүүдийг гүйцэтгэх үүрэгтэй. Энэ нь ALU-г жижиг бит болгон задлах замаар том утгууд дээр ажиллах боломжийг олгодог.
Hybrid arithmetic logic units: Гибрид ALU нь олон төрлийн ALU-ийн холимог бөгөөд олон төрлийн логик болон арифметик функцуудыг гүйцэтгэх зориулалттай. Энэхүү ALU нь ихэвчлэн илүү дэвшилтэт, хүчирхэг компьютерийн процессоруудад ашиглагддаг.
Хөгжлийн түүх:
1945 онд математикч Жон фон Нейман EDVAC компьютерийн үндэс суурийг судлахдаа ALU-ийн санааг танилцуулсан.
Мэдээллийн эриний эхний үе шатанд электрон хэлхээ нь нэлээд үнэтэй, том хэмжээтэй, эрчим хүч зарцуулдаг байсан. Тиймээс PDP-8 гэх мэт эртний ихэнх компьютерууд нь нэг өгөгдлийн бит дээр нэгэн зэрэг ажилладаг энгийн ALU-тай байсан бөгөөд программистуудад илүү том үгийн хэмжээтэй (CPU нэг дор тооцоолох боломжтой хамгийн их бит) танилцуулдаг.
1948 оны Whirlwind I нь хэд хэдэн ALU хэлхээтэй, 16 бит үг боловсруулах чадвартай анхны компьютеруудын нэг байв.
- Fairchild 1967 онд Fairchild 3800-ийн тусламжтайгаар нэгдсэн хэлхээ хэлбэрээр бүтээсэн хамгийн анхны ALU-г бүтээсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн аккумлятор бүхий 8 битийн ALU-ээс бүрддэг. Бусад нэгдсэн ALU-ууд хурдан дагасан. Ерөнхийдөө эдгээр төхөөрөмжүүд нь “бит зүсмэл” чадвартай байсан бөгөөд энэ нь олон тооны холбосон ALU чипүүдийг ашиглан ALU-г илүү том үгийн хэмжээтэй бүтээх боломжийг олгосон гэсэн үг юм.
- ALU-ийн хувьслын дараагийн үе шат бол 1970-аад онд микропроцессорууд гарч эхэлсэн үе юм.
Хэрхэн ажилладаг вэ?
ALU нь олон төрлийн цахилгаан гаралт болон оролтын холболтоор тоноглогдсон тул ALU болон гадаад электроникийн хооронд тоон дохиог дамжуулдаг. Гадаад хэлхээнүүд нь ALU оролтуудад өгөгдлийг нийлүүлдэг бөгөөд ALU нь мэдээллийг гадаад электроник руу шууд дамжуулдаг бөгөөд энэ нь математикийн програмын гаралтыг харуулдаг.
ALU хаана ашиглагддаг вэ?
Арифметик логик нэгжүүд нь өгөгдөл боловсруулах чадвартай бараг бүх тооцоолох системтэй салшгүй холбоотой байдаг. Энэ нь бүх дэвшилтэт процессоруудад байдаг бөгөөд үндсэн хэрэглээ нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
PC and Laptops: Стандарт компьютерт ALU нь олон төрлийн програм хангамжийг ажиллуулахад шаардлагатай тооцоолол, харьцуулалтыг гүйцэтгэдэг. Үүнд текст боловсруулах, хүснэгт, график програмууд орно.
Mainframe болон серверүүд: ALU-г үндсэн фрэймүүд болон серверүүд үйлчлүүлэгчийн хүсэлтийг боловсруулах, зохих хариу өгөхөд шаардлагатай тооцоолол, харьцуулалтыг хийхэд ашигладаг.
Embedded систем ба IoT: Тухайлбал, нисэх онгоцны удирдлагын механизм, эмнэлгийн хэрэгсэл, автомашины систем, зүйлсийн интернет (IoT)-ийг идэвхжүүлсэн технологи орно.
Хөдөлгөөнт (Mobile) төхөөрөмж: Ухаалаг утас, таблет зэрэг хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдийн ALU нь хувийн компьютер дээр хийдэгтэй адил тооцоолол, харьцуулалт хийдэг. Энэ нь хувь хүмүүст интернетээр аялах, програм ажиллуулах боломжийг олгодог.
Шинэ бичвэрүүд
How to Find and Fix Errors in Your Code 2025-01-19
Arithmetic Logic Unit (ALU) гэж юу 2025-01-18
