算术逻辑单元(ArithmeticLogicUnit,ALU)的发展史谁知道?
算术逻辑单元(ALU)是计算机中进行算术和逻辑运算的主要部件。在现代计算机芯片中,ALU是实现这些功能的基本电路。
它负责执行计算机指令集中的算术和逻辑运算,是中央处理单元的核心部件。
即使是最小的微处理器也包含用于计数运算的ALU。
随着技术的进步,现代CPU和GPU中的ALU变得更加强大和复杂。
ALU的概念最早由数学家冯·诺依曼在1945年的一份报告中提出。
他在介绍一种新型计算机EDVAC时,提到了ALU作为计算机基本组成部分的重要性。
1946年,冯·诺依曼和他的同事为普林斯顿高等研究院设计了一台计算机,即IAS计算机,成为后来计算机发展的原型。
在数字系统中,ALU必须能够以与数字电路的其余部分相同的格式处理数据。
现代处理器几乎都使用二进制补码表示法。
早期的计算机使用多种数字系统,包括补码、有符号数字代码,甚至十进制代码。
然而,这些系统对应的ALU设计有所不同,优先考虑补码,因为它可以简化加法和减法运算。
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计算机指令的执行主要依靠ALU。
ALU从寄存器中读取数据,执行运算,并将结果存储在输出寄存器中。
控制单元负责指示ALU执行特定的运算。
ALU可以执行的运算包括整数算术运算(加、减、乘、除)、逻辑位运算(AND、OR、NOT、XOR)和移位运算等。
随着技术的进步,工程师设计出可以执行更复杂操作的ALU,尽管此类设计会增加成本、功耗和处理器尺寸。
因此,工程师经常寻求一种折衷方案,以提供既快速又不太复杂的ALU。
强大的处理器,如IntelCore和AMD64系列,根据运算的复杂程度选择不同的ALU设计。
它们可以快速执行简单的操作,并且旨在更有效地执行常见的复杂操作。
对于极其复杂的操作,处理器可以使用专门的协处理器来执行它们。
在输入和输出方面,ALU接收要使用的数据和来自控制单元的指令代码,并产生运算结果。
在某些设计中,ALU还会向状态寄存器发送条件代码,以指示进位、溢出或除以零等条件。
ALU与浮点单元(FPU)不同,专用于浮点数的算术运算。
工程师通常将ALU视为处理整数类型算术运算的电路,而对更复杂数据(例如浮点类型)的运算则由专用电路处理。
构成CPU的关键部件是运算器(ALU)和什么?
构成CPU的主要部件是算术单元(ALU)和控制器。
算术单元是指计算机内执行各种算术和逻辑运算的组件。
算术逻辑单元是中央处理核心的一部分。
算术逻辑单元的运算主要是加、减、乘等2位算术运算。
在算术处理过程中,算术逻辑单元主要利用计算机指令进行算术和逻辑运算。
控制器是按预定顺序改变主电路和控制电路的接线,改变电路中的电阻值,以实现启动、调速、制动、和控制指的是控制的东西。
主设备方向反转。
控制器由程序状态寄存器、系统状态寄存器、程序计数器、指令寄存器等组成。
作为决策机构,其主要任务是发布命令,起到协调和指挥整个计算机系统运行的作用。
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CPU控制技术的主要形式
1.CPU可以根据自身运行的实际情况进行选择,以满足用户的数据流需求。
指挥与控制技术发挥着重要作用。
根据用户的需要制定计算方法,从而适当地保持数据命令动作的有序制定。
2.插入控件。
CPU通过向相应组件发送指令来实现控制相应组件的目标。
实现指令的功能主要是通过计算机内执行一系列操作的组件来完成的。
为了更好地完成CPU数据处理运算,更小的控制元件是构建集中处理模式的关键。
3.时间控制。
将时间计时应用于各种动作称为时间控制。
执行指令时必须注意,需要在指定时间内取CPU指令,并主要在指令寄存器中对指令进行译码。
严格控制节目时间。
参考来源:百度百科-CPU
什么是计算机硬件?包括哪些?
计算机硬件的五个功能部分
1算术逻辑单元也称为算术逻辑单元(简称ALU)。
它是处理数据的计算机组件,包括算术运算(加、减、乘、除等)和逻辑运算(与、或、非、异或、比较等)。
2控制器负责从内存中检索指令并解码指令,依次负责向其他部件发送控制信号,使各个部件协调工作,逐步完成不同的操作。
控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、运算控制器等组成。
硬件系统的核心是中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)。
它主要由控制器、运算单元等组成,是采用大规模集成电路技术制成的芯片,又称微处理器芯片。
3内存
内存是计算机中存储或临时存储数据的组件。
计算机上的所有信息,包括原始输入数据。
预处理后的中间数据和最终处理补充的有用信息都存储在内存中。
此外,存储器中还存储有指导计算机操作的不同程序,即指定处理输入数据的方式的一系列指令。
存储器分为两种:内部存储器(内部存储器)和外部存储器(外部存储器)。
4输入设备
输入设备是向计算机输入信息的设备。
它是重要的人机接口,负责将输入信息(包括数据和指令)转换成计算机可以识别的二进制代码,然后送入内存进行存储。
5输出设备
输出设备是输出计算机处理结果的设备。
大多数情况下,它将这些结果转换成人们容易识别的形式。
计算机中主要用于算数和逻辑运算的部件是
计算机中用于算术和逻辑运算的主要部件是算术单元。算术单元由算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。
算术逻辑单元(ALU)的基本功能是加、减、乘、除四种算术运算,AND、OR、NOT、XOR等逻辑运算以及移位、补码等运算。
由于计算单元的处理目标是数据,因此数据长度和计算机的数据表示方法极大地影响计算单元(也称为算术逻辑单元(ALU))的性能。
为了实现计算器的运算,特别是四算术运算,需要选择合理的运算方法。
计算机工作时,各计算单元的操作和计算类型由控制器决定。
操作员处理的数据从存储器中检索,并且处理后的数据通常被发送回存储器或临时存储在操作员中。
它与控制单元一起构成CPU的核心。
由于操作员处理数据,数据长度和计算机的数据表示方法极大地影响操作员的性能。
20世纪70年代的微处理器经常使用1、4、8和16个二进制位作为数据处理的基本单位。
大多数通用计算机使用16、32或64位作为其计算单元处理的数据长度。
能够同时处理所有数据位的计算单元称为并行计算单元。
如果一次只处理一位,则称为串行运算符。