Alu trong máy tính là gì? Cách xây dựng một ALU 4-bit

4 Bit - Alu trong máy tính là gì?

Khái niệm ALU trong máy tính là gì ?

ALU là từ viết tắt của Arithmetics Logic Unit nghĩa là bộ số học và logic . ALU bao gồm các thiết bị thực hiện các phép tính số học và các phép tính logic.

Bảng chức năng của Alu cần thiết kế
Bảng chức năng của Alu cần thiết kế
4 Bit - Alu trong máy tính là gì?
4 Bit – Alu trong máy tính là gì?

Tham khảo thêm các dịch vụ khác của Luận Văn 1080:

giá viết thuê luận văn thạc sĩ

thuê làm chuyên đề

2. Một số ví dụ ALU

Một ví dụ về ALU (2-bit ALU) thực hiện AND, OR, XOR và cộng Đa số các ALU có thể thực hiện các phép toán sau:

số nguyên (cộng, trừ, nhân and chia) Bit logic (AND, NOT, OR, XOR) Dịch bit Các phép toán phức tạp Một kỹ sư có thể thiết kế một ALU để tính toán, Tuy nhiên, vấn đề ở chỗ phép toán các phức tạp, ALU càng đắt, bộ xử lí càng lớn và càng tốn nhiều năng lượng, vân vân.

Bởi vậy, Các kỹ sư thường xuyên phải tính toán sao cho cân bằng, cung cấp cho bộ xử lí một ALU mạnh đủ để nó chạy nhanh, nhưng không quá phức tạp. Đó được gọi là software emulation.

Vào và Ra Dữ liệu vào ALU được thực hiện trên những operand và mã lệnh từ bộ điều khiển chỉ ra phép toán nào sẽ được thực hiện. Dữ liệu kết quả được xuất ra sau khi thực hiện phép toán.

Có nhiều thiết kế ALU đã tự tạo hoặc sinh mã lệnh điều kiện cho dữ liệu vào hoặc ra vào một thanh ghi trạng thái. Những mã lệnh này được dùng để chỉ thị như carry, tràn số, chia cho 0, vân vân.

ALU và FPU Một bộ dấu phẩy động (Số thực dấu phẩy động)(FPU – Floating point unit) cũng thực hiện các phép toán giữa hai giá trị, Nhưng chúng thực hiện dựa trên dạng dấu phẩy động, phức tạp hơn dạng mã bù hai của các ALU thông thường. FPU có rất nhiều mạch điện tử phức tạp, và có một số ALU.

Thường, các ALU thực hiện các phép toán số học với dạng số nguyên (như mã bù hai và BCD), trong khi các FPU tính toán các dạng phức tạp như bộ dấu phẩy động, số phức, …

3. Xây dựng một ALU 4-bit thực hiện các phép tính toán logic học và logic

  • Thiết kế ALU :  ta dùng nguyên tắc “chia để chị” để thiết kế ALU
  • ALU 4 bít là 4 ALU 1 bit :  ta có thể xem ALU n bit là n ALU 1 bit. Như vậy để thiết kế ALU 4 bít là ta có thể ghép 4 ALU 1 bit lại với nhau. Mỗi ALU 1 bit như vậy được gọi là một bit slice. Để thiết kế 1 bit slice ta dùng bảng (M, S3,S2,S1,S0,C0,Ai,Bi) và hai ngõ xuất là Fi và Ci + 1
  • ALU gồm A v L : Nếu xét về chưc năng ta có thể phân ALU thành 2 phần riêng biệt là logic và toán học. Sau đó ta có thể dùng MUX 2:1 để kết hợp hai khối này . Hình sau thể hiên sơ đồ khối của 1 bit slice ALU
Sơ đồ khồi của Alu theo chức năng
Sơ đồ khồi của Alu theo chức năng

Các bài viết có thể xem thêm:

an ninh mạng máy tính là gì

cơ sở dữ liệu là gì

Uml là gì