Bir bilgisayarın metaforik beyni olarak, bir aritmetik mantık birimi (ALU) tüm hesaplama ve karşılaştırma işlemlerini gerçekleştirir. ALU, merkezi işlem birimlerinin (CPU'lar), grafik işlem birimlerinin (GPU'lar) ve kayan nokta birimlerinin (FPU'lar) temelini oluşturur. Basit bir ALU'nun üç veri yolu vardır: bir çıkışla (Y) sonuçlanan iki tek bitlik işlenen (A ve B).
ALU'nun tarihi
ALU'nun öncülüğünü 1945 yılında, en çok Von Neumann mimarisini geliştirmesiyle tanınan matematikçi John von Neumann yaptı. Neumann ın makineleri depolanan programları tanıttı ve talimatları sıralı olarak yürüttü, bu da sınırlı çıktı ve performansla sonuçlandı.
1970'lerde Intel 74181 yerini bugünün tek yongalı mikroişlemcilerine bıraktı. 4 bitlik ALU, 75 mantık geçidinin eşdeğerini içeriyordu ve tek bir pakette ilk var olanıydı. Günümüzün ALU'ları daha karmaşıktır ve varil değiştiriciler ve ikili çarpanlar gibi ek özelliklere sahiptir, bu da onları daha kısa sürede daha yüksek hacimli daha karmaşık işlemleri etkin bir şekilde gerçekleştirme kabiliyetine sahiptir.
ALU işlemlerinin türleri
1'in doğruyu ve 0'ın yanlışı temsil ettiği dört tür ikili giriş kombinasyonu vardır:
- 0 + = 0 0
- 1 + = 0 1
- 0 + = 1 1
- 1 + = 1 0
Dördüncü giriş kombinasyonu, bir tür işlemin gerçekleşmesini gerektiren bir taşıma ile sonuçlanır. Tüm ALU'ların destekleyeceği sekiz tür temel aritmetik işlem vardır:
- ADD
- CARRY ile EKLE
- ÇIKARMA
- BORROW ile SÖZLEŞME
- ARTIRMA
- DÜŞÜRME
- İHLAL
- GEÇMEK İÇİN
Daha fazla mantık geçidine sahip daha karmaşık ALU'lar (akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlardakiler gibi) da çarpma ve bölme işlemlerini gerçekleştirebilir.
Ünitenin diğer yarısında, bu devrelerin çıkışlarını doğrulamak veya değiştirmek için mantıksal işlemler kullanılır. Bitsel mantık işlemleri şunları içerir:
- DEĞİL
- VE
- OR
- XOR (özel-OR)