Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти. В нем выполняются арифметические и логические операции. Кроме того, АЛУ вырабатывает управляющие сигналы, позволяющие ЭВМ автоматически выбирать путь вычислительного процесса в зависимо­сти от получаемых результатов. Операции выполняются с помощью электронных схем, каждая из которых состоит из нескольких тысяч элементов. Микросхемы имеют высокую плотность и быстродейст­вие. На современном технологическом уровне все АЛУ можно раз­местить на одном кристалле полупроводникового элемента размером с конторскую скрепку.

Арифметико-логическое устройство формирует по двум входным переменным одну — выходную, выполняя заданную функцию (сложение, вычитание, сдвиг и т.д.). Выполняемая функция определя­ется микрокомандой, получаемой от устройства управления. АЛУ содержит в своем составе устройство, хранящее характеристику ре­зультата выполнения операции над данными и называемое флаговым регистром. Отметим пока, что отдельные разряды этого регистра указывают на равенство результата операции нулю, знак результата операции (+ или -), правильность выполнения операции (наличие пе­реноса за пределы разрядной сетки или переполнения). Программный анализ флагов позволяет производить операции ветвления программы в зависимости от конкретных значений данных.

Кроме того, в АЛУ имеется набор программно-доступных быст­родействующих ячеек памяти, которые называются регистрами про­цессора.

Регистры составляют основу архитектуры процессора. Среди обя­зательного набора регистров можно отметить следующие. Регистр данных — служит для временного хранения промежуточных результатов при выполнении операций. Регистр аккумулятор — регистр временного хранения, который используется в процессе вычислений (например, в нем формируется результат выполнения команды умножения). Регистр указатель стека — используется при операциях со стеком, т.е. такой структурой данных, которая работает по принципу:*! последним вошел — первым вышел, т.е. последнее записанное в нега значение извлекается из него первым. Пока отметим только, что стеки используются для организации подпрограмм. Индексные, указа-1 тельные и базовые регистры используются для хранения и вычисления адресов операндов в памяти. Регистры-счетчики используются для организации циклических участков в программах. Регистры об­щего назначения, имеющиеся во многих ЭВМ, могут использоваться для любых целей. Точное назначение такого регистра определяет программист при написании программы. Они могут использоваться для временного хранения данных, в качестве аккумуляторов, а также в качестве индексных, базовых, указательных регистров. Количество регистров и связей между ними оказывает существенное влияние на сложность и стоимость процессора. Однако, с другой стороны, нали­чие большого количества регистров с богатым набором возможно­стей упрощает программирование и повышает гибкость программно­го обеспечения. Кроме перечисленных регистров в состав АЛУ могут входить внутренние системные регистры, не доступные программно и используемые во время внутренних пересылок информации при выполнении команд.

Добавить комментарий