Arithmetic Logical Unit
Eine ALU (Arithmetic Logical Unit, zu deutsch arithmetisch-logische Einheit) ist ein elektronisches Rechenwerk, welches in Prozessoren zum Einsatz kommt.
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2 Aufbau und Funktionsweise 3 Siehe auch |
Die ALU berechnet, arithmetische und logische Funktionenen. Sinnvollerweise kann sie mindestens folgende Minimaloperationen (siehe Disjunktive Normalform) durchführen:
Funktionen
Typischerweise liegen jedoch auch noch zusätzlich folgende Operationen vor, die aber auch mittels der oberen drei auf Kosten der Rechenzeit (in mehreren Takten) nachgebildet werden können:
Die meisten ALUs verarbeiten Festkommazahlen. Nur einige besondere ALUs, vornehmlich auf Signalprozessoren und modernen PC-Prozessoren, können Fließkommazahlen oder beide Formate direkt verarbeiten.
Eine ALU kann meistens zwei Binärwerte mit gleicher Stellenzahl (n) miteinander verknüpfen. Man spricht von n-Bit ALUs. Typische Werte für n sind 8, 16, 32 und 64. Analog werden z.B. die Begriffe 32-Bit oder 64-Bit-CPU verwendet, wenn über den Prozessor gesprochen wird, in denen diese ALUs zum Einsatz kommen.
Die n-Bit ALU ist meist aus einzelnen 1-Bit ALUs zusammengesetzt, die jeweils an die höherwertige ALU ein Carry-Bit weiterreichen, mit dem ein Übertrag an der jeweiligen Stelle gekennzeichnet wird. Um die in Reihe geschalteten 1-Bit ALUs in die geforderte Funktionsart umzuschalten hat jede 1-Bit ALU zusätzlich zu den Eingängen für die zu verknüpfenden Werte und das Carry-Bit noch einen Eingang für einen Steuervektor (Op.-Code), der aus dem Steuerregister (Operationsregister, OR) gelesen wird.
Die Gesamte n-Bit ALU hat dann außer dem Ausgangsvektor für das Ergebnis noch einen Ausgangsvektor um ihren Zustand zu signalisieren der im Statusregister (auch Condition Code Register) abgelegt wird.
Dieses Register enthält meistens vier Statusbits (in form von Flip-Flops). Die einzelnen Werte des Statusregisters können in Computerprogrammbefehlen weiterverwendet werden (z.B. für bedingte Sprünge):
ALUs sind als Rechenwerke verwandt mit MACs.
Aufbau und Funktionsweise
Statusregister
Je nach ALU-Typ gibt es weitere Flags, z.B.:Siehe auch