Trong CPU, một bộ số học và logic (ALU – Arithmetic logic unit) là một mạch điện tử thực hiện phép tính số học và logic.

Bạn Đang Xem: Trung tâm đào tạo thiết kế vi mạch Semicon

ALU (Arthmetic Logic Unit) là một mạch điện tử thực hiện phép tính số học và logic. ALU là thành phần cơ bản của CPU của một máy tính có chức năng thực hiện các phép toán số học và logic sau đó trả lại kết quả cho thanh ghi và bộ nhớ.

Nhà toán học John von Neumann phát minh ra lý thuyết về ALU vào năm 1945, khi viết một báo cáo giải trình cho EDVAC.

Thời đoạn sơ khai

Ký hiệu Giản đồ của ALU

Năm 1946, von Neumann nghiên cứu cùng các sinh viên để thiết kế một chiếc máy tính cho Viện nghiên cứu thời thượng Princeton (IAS) ở Princeton, New Jersey. và chiếc máy tính IAS đã trở thành tiền thân cho nhiều máy tính thế hệ sau. Trong đề xuất, von Neumann phác thảo những thứ quan trọng cần trong máy tính, gồm có cả ALU.

Von Neumann tin rằng một ALU cấp thiết cho một máy tính bởi vì máy tính chỉ tính các phép toán gồm có cộng, trừ, nhân và chia.

Mạng lưới hệ thống số

Một ALU phải xử lí các số sử dụng cùng form với những mạch điện tử. Đó là hệ nhị phân 0 và 1. Việc trình diễn các số ở hệ thập phân cần đến mười ống bán dẫn.

Mỗi ALU có một thiết kế khác nhau, nhưng đều theo qui tắc mã bù hai. Từ đó, bộ ALU dễ dàng tính toán các phép cộng và trừ.

Xem Thêm : ” Cơ Sở Pháp Lý Tiếng Anh Là Gì : Định Nghĩa, Ví Dụ Anh Việt

Mạng lưới hệ thống mã bù hai được cho phép phép trừ được thực hiện bằng phương pháp thêm vào đó số đối của số trừ vào số bị trừ.

Tổng quan

Đa phần, một phép toán được thực hiện bởi một hay nhiều ALU. Một ALU load tài liệu từ các thanh ghi, một bộ tinh chỉnh. ALU tính toán rồi lưu kết quả vào một trong những thanh ghi kết quả. Một mạng lưới hệ thống khác sẽ vận chuyển tài liệu giữa các thanh ghi và bộ nhớ.

Các phép toán đơn giản

Một ví dụ về ALU (2-bit ALU) thực hiện AND, OR, XOR và cộng

Phần nhiều các ALU có thể thực hiện các phép toán sau:

-Số nguyên (cộng, trừ, nhân and chia)

-Bit logic (AND, NOT, OR, XOR)

-Dịch bit

Các phép toán phức tạp

Một kỹ sư có thể thiết kế một ALU để tính toán, Tuy nhiên, vấn đề ở trong phần phép toán các phức tạp, ALU càng đắt, bộ xử lí càng lớn và càng tốn nhiều năng lượng, vân vân.

Xem Thêm : Ngủ mơ thấy nước là điềm lành hay dữ?

Bởi vậy, Các kỹ sư thường xuyên phải tính toán sao cho cân bằng, cung cấp cho bộ xử lí một ALU mạnh đủ để nó chạy nhanh, nhưng không thực sự phức tạp. Này được gọi là software emulation.

Vào và Ra

Tài liệu vào ALU được thực hiện trên những operand và mã lệnh từ bộ tinh chỉnh chỉ ra phép toán nào sẽ tiến hành thực hiện. Tài liệu kết quả được xuất ra sau lúc thực hiện phép toán.

Có nhiều thiết kế ALU đã tự tạo hoặc sinh mã lệnh điều kiện kèm theo cho tài liệu vào hoặc ra vào một trong những thanh ghi trạng thái. Những mã lệnh này được dùng làm thông tư như carry, tràn số, chia cho 0, vân vân.

ALU và FPU

Một bộ dấu phẩy động (Số thực dấu phẩy động)(FPU – Floating point unit) cũng thực hiện các phép toán giữa hai giá trị, Nhưng chúng thực hiện dựa trên dạng dấu phẩy động, phức tạp hơn dạng mã bù hai của tương đối nhiều ALU thông thường. FPU chứa rất nhiều mạch điện tử phức tạp, và gồm có cả một số ALU.

Thường, các ALU thực hiện các phép toán số học với dạng số nguyên (như mã bù hai và BCD), trong lúc các FPU tính toán các dạng phức tạp như bộ dấu phẩy động, số phức, …

Nguồn: Tổng Hợp

Bạn Có Đam Mê Với Vi Mạch hay Nhúng – Bạn Muốn Trau Dồi Thêm Kĩ Năng

Mong Muốn Có Thêm Cơ Hội Trong Công Việc

Và Trở Thành Một Người Có Giá Trị Hơn

Hotline: 0972.800.931 – 0938.838.404 (Mr Long)