ALU (UNIT ARITMETIK LOGIK): OPERASI DAN SENI BINA - TEKNOLOGI - 2026

The ALU (Unit Aritmetik Logik) adalah litar elektronik yang berfungsi untuk menjalankan semua proses yang berkaitan dengan prosedur logik dan pengiraan berangka. Ia disenaraikan sebagai komponen yang tidak dapat dipisahkan dari unit pemprosesan pusat (CPU) komputer.

CPU terkini merangkumi ALU yang sangat kuat dan kompleks. Dalam beberapa struktur CPU, ALU dibahagikan kepada unit aritmetik dan unit logik. Sebagai tambahan kepada ALU, CPU hari ini termasuk unit kawalan.

Sumber: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473

Sebilangan besar operasi CPU dilakukan oleh satu atau lebih ALU, ketika data dimuat dari daftar input. Daftar adalah ruang kosong yang kecil untuk disimpan sebagai sebahagian daripada CPU.

Unit kawalan memberitahu ALU prosedur apa yang harus dijalankan dengan maklumat tersebut, dan menyimpan hasilnya ke daftar output. Unit kawalan melakukan pemindahan maklumat antara daftar, ALU dan memori.

Oleh kerana prosedur menjadi lebih kompleks, ALU juga akan mengambil lebih banyak ruang CPU, menelan belanja lebih banyak, dan menghasilkan lebih banyak haba.

Operasi yang dijalankan oleh ALU

ALU terutamanya dikhaskan untuk menjalankan operasi logik dan matematik, termasuk operasi bit shift. Ini adalah proses asas yang mesti dilaksanakan pada hampir semua data yang diproses oleh CPU.

Unit aritmetik logik adalah komponen CPU yang melakukan semua pengiraan yang mungkin diperlukan oleh CPU. Ini adalah bahagian "mengira" komputer, kerana ia melakukan operasi aritmetik dan logik asas.

Sebilangan besar prosedur bersifat logik. Mengikut reka bentuk ALU, CPU dapat diberikan lebih banyak kekuatan. Namun, ia juga akan menyebabkan anda menggunakan lebih banyak tenaga dan menghasilkan lebih banyak haba.

Operasi yang berbeza yang dilakukan oleh ALU dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Operasi logik

Berikut adalah operasi logik yang berbeza, seperti AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, dll.

Operasi aritmetik

Merujuk kepada penambahan dan pengurangan bit. Walaupun pendaraban dan pembahagian kadangkala digunakan, operasi ini lebih mahal untuk dilakukan.

Penambahan berulang juga boleh digunakan untuk menggantikan pendaraban dan pengurangan berulang untuk menggantikan pembahagian.

Operasi peralihan bit

Ini merujuk pada pergeseran posisi bit di sejumlah tempat ke kanan atau ke kiri, yang dianggap sebagai operasi pendaraban.

Unit aritmetik dan logik

Dalam unit aritmetik, pendaraban dan pembahagian dilakukan dengan rangkaian operasi penambahan atau pengurangan dan dengan menggeser bit. Terdapat beberapa cara untuk mewakili nombor negatif.

Mana-mana 16 operasi logik yang mungkin boleh dilakukan pada pemacu logik. Contohnya, membezakan dua operan atau mengenali di mana bit tidak sepadan.

Senibina ALU

ALU secara langsung dapat mengakses input dan output ke unit kawalan pemproses, memori utama, dan peranti input dan output.

Data input dan output dihantar melalui jalur elektronik yang disebut bus. Input sesuai dengan arahan, yang merangkumi satu atau lebih operan, kod operasi dan, dalam beberapa kes, kod format.

Kod operasi menunjukkan kepada ALU tindakan apa yang harus dilakukannya, selain operasi yang terlibat dalam operasi tersebut. Contohnya, anda boleh memerintahkan kedua-dua operan tersebut dikurangkan atau dibandingkan.

Hasilnya terdiri dari hasil yang akan dimasukkan ke dalam daftar penyimpanan dan konfigurasi yang akan menunjukkan sama ada operasi itu berjaya. Sekiranya tidak, beberapa jenis keadaan akan disimpan dalam keadaan mesin.

Aliran bit dan operasi yang dilakukan pada subunit ALU dikendalikan oleh litar pintu.

Dalam litar ini, unit logik urutan adalah unit yang mengarahkan gerbang, melalui urutan tertentu yang sesuai dengan setiap kod operasi.

Gerbang logik

Semua maklumat dalam komputer disimpan dan dikendalikan dalam bentuk nombor binari, iaitu 0 dan 1. Suis transistor digunakan untuk menangani nombor binari, kerana hanya terdapat dua kemungkinan keadaan dalam suis: buka atau ditutup.

Transistor terbuka, yang melaluinya tidak ada arus, mewakili 0. Transistor tertutup, yang melaluinya arus, mewakili 1.

Operasi dapat dilakukan dengan menghubungkan beberapa transistor. Satu transistor boleh digunakan untuk menggerakkan transistor kedua. Sebagai contoh, suis untuk satu transistor dihidupkan atau dimatikan bergantung pada keadaan transistor kedua.

Ini dikenali sebagai pintu gerbang, kerana susunan ini dapat digunakan untuk membiarkan atau menghentikan arus elektrik.

Pintu gerbang adalah blok bangunan ALU. Mereka dibina dari dioda, perintang, atau transistor. Gerbang ini digunakan dalam litar bersepadu untuk mewakili input binari sebagai keadaan "on" dan "off".

ALU dikonfigurasi melalui litar kombinatorial. Litar ini menggunakan gerbang logik seperti AND, OR, NOT untuk penyesuaiannya.

DAN pintu pagar

Gerbang AND mempunyai dua atau lebih input. Output gerbang AND adalah 1 jika semua input adalah 1. Gerbang AND mengembalikan 0 jika ada data input 0.

ATAU gerbang

Gerbang OR boleh mempunyai dua atau lebih input. Keluaran gerbang OR akan selalu 1 jika salah satu input adalah 1 dan 0 jika semua input 0.

BUKAN pintu

Jenis operasi yang paling mudah ialah pintu TIDAK. Ia hanya menggunakan transistor tunggal. Ia menggunakan input tunggal dan menghasilkan output tunggal, yang selalu bertentangan dengan input.

Gerbang NOT digunakan untuk membalikkan hasil gerbang atau membalikkan keadaan Boolean dari 0 hingga 1 dan dari 1 hingga 0. Ia juga digunakan dengan gerbang "AND" dan "OR".

Apabila digunakan bersama dengan pintu AND atau "OR", pintu NOT diwakili oleh bulatan kecil di hadapan kedua-dua gerbang.

Setelah menggunakan pintu NOT, pintu AND menjadi NAND dan pintu "OR" menjadi NOR.

Rekod

Mereka adalah komponen yang sangat penting dalam ALU untuk menyimpan arahan, data perantaraan, operan input, operan yang ditambahkan, hasil terkumpul, yang disimpan dalam akumulator, dan hasil akhir.

Daftar menyediakan akses yang sangat cepat ke memori, berbanding dengan cache, RAM, dan cakera keras. Mereka dibina dalam CPU dan kecil.

Rujukan

1. Paul Zandbergen (2019). Unit Logik Aritmetik (ALU): Definisi, Reka Bentuk & Fungsi. Kaji. Diambil dari: study.com.
2. Techopedia (2019). Unit Logik Aritmetik (ALU). Diambil dari: ceilingpedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Unit aritmetik-logik (ALU). Techtarget. Diambil dari: whatis.techtarget.com.
4. Dinesh Thakur (2019). Apa itu Unit Logik Aritmetik (ALU)? - Definisi dan makna. Nota E-Komputer. Diambil dari: ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, ensiklopedia percuma (2019). Unit logik aritmetik. Diambil dari: en.wikipedia.org.