計算機 - 算術邏輯單元 (ALU)

什麼是ALU？

ALU代表算術邏輯單元。ALU是CPU的關鍵組成部分，它執行算術和邏輯運算。它每秒可以執行數十億次運算。ALU電路集成了四個關鍵元件：輸入、運算元、輸出和儲存。

為了儲存二進位制數字，計算機使用要麼開要麼關的電晶體開關。資料也儲存在指定用於儲存輸出的暫存器中。ALU通常快速且準確。它們執行邏輯運算，例如按位運算，即對二進位制數字串進行的運算。CPU處理器直接支援按位邏輯運算，這些運算快速、簡單，並且範圍從基本到高階。

ALU還可以進行多精度算術運算，這是當所需的精度超過硬體能力時所需的軟體運算。ALU能夠執行復雜的算術和邏輯運算，因為它們使現代計算機能夠將複雜的計算分解成大量二進位制過程。

ALU的作用是什麼？

ALU執行算術和邏輯運算。CPU中還包含控制單元 (CU)。CU指導ALU執行特定操作，ALU負責執行這些操作。

非門由單個電晶體和一個輸入邏輯閘組成。其功能是產生與輸入相反的輸出。例如，輸入為1時，輸出為0。

或門使用多個電晶體和兩個輸入。只有當第一個或第二個輸入為1時，輸出才為1。相反，當兩個輸入都為0時，或門產生0的輸出。

與門使用多個電晶體和兩個輸入。只有當第一個和第二個輸入都為1時，輸出才為1。

ALU的功能

ALU是CPU的一個重要組成部分。它主要對輸入的資料執行算術和邏輯運算。ALU具有不同的電輸入和輸出連線，使ALU和外部電子裝置之間能夠傳輸數字訊號。資料由外部電路提供給ALU輸入，ALU傳送處理後的計算結果。ALU的一些關鍵功能如下：

• 算術運算 - 包括加法、減法、乘法和除法。
• 邏輯運算 - 包括與、或、非、異或（互斥或）和位移邏輯運算。
• 比較運算 - ALU還執行數字比較以確定大於、小於或等於。
• 按位運算 - 包括更改資料字中各個位的運算，例如將它們左移或右移以及遮蔽特定位。
• 資料流入ALU - ALU可以直接訪問CPU控制器、主記憶體和輸入/輸出裝置。ALU使用類似匯流排的電路路徑從記憶體獲取輸入資料。
• 應用函式 - ALU的內部元件用於執行各種函式的二進位制計算。
• 提供臨時儲存 - ALU通常包括儲存輸入運算元、要新增的運算元、累積結果和移位結果的記憶體塊。

ALU從處理器的暫存器接收輸入，並將結果返回到暫存器。它是CPU的一個關鍵組成部分，使它能夠執行計算機系統中各種任務和操作所需的計算。