Ako fungujú mikroprocesory ALU a kontrolná jednotka?

Aritmetická logická jednotka (ALU) a kontrolná jednotka (Cu) sú dve základné komponenty centrálnej spracovateľskej jednotky mikroprocesora (CPU). Spolupracujú na vykonávaní pokynov získaných z pamäte. Myslite na ne ako ako na výpočet mozgu a príkazové centrum.

1. Aritmetická logická jednotka (ALU):Kalkulačka

Úlohou ALU je vykonávať aritmetické a logické operácie údajov. To zahŕňa:

* aritmetické operácie: Pridanie, odčítanie, násobenie, delenie, prírastok, zníženie.

* logické operácie: A alebo, xor, nie, porovnania (väčšie ako menej ako, rovné).

* bitwise operácie: Posunie bitov vľavo alebo vpravo (užitočné pre násobenie/rozdelenie právomocami 2), maskovacie bity.

Ako to funguje:

1. Vstup údajov: ALU prijíma údaje (operandy) z registrov-malé vysokorýchlostné miesta pamäť v rámci CPU.

2. Vykonanie operácie: Na základe pokynov prijatej z CU vykonáva ALU zadanú operáciu na vstupných údajoch.

3. Výsledok výstup: Výsledok operácie je uložený v registri alebo je napísaný späť do pamäte. ALU tiež často nastavuje príznaky (stavové bity), ktoré označujú veci ako pretečenie (výsledok príliš veľký pre register), nulový výsledok alebo prenášanie (číslica prenášaná počas pridávania). Tieto vlajky používajú CU na rozhodovanie o následných pokynoch.

2. Riadiaca jednotka (Cu):Boss

Cu je „mozog“ CPU, ktorý usmerňuje tok údajov a operácií. Jeho kľúčové povinnosti sú:

1. Inštrukcia načítať: CU načíta pokyny z pamäte, jeden po druhom, na základe programu počítadla (PC), ktorý sleduje adresu ďalšej inštrukcie.

2. Inštrukcia dekóduje: CU dekóduje načítanú inštrukciu, aby určila, akú operáciu je potrebné vykonať a aké údaje sú zapojené. Toto dekódovanie zahŕňa pochopenie OPCode (Operation Code) a Operands (údaje).

3. Operand načítať: CU načíta potrebné operandy z registrov alebo pamäte.

4. ALU Operácia: CU odošle operandy a operačný kód do ALU. Potom čaká, kým ALU dokončí svoju prevádzku.

5. Výsledok Storage: Po dokončení ALU riadi CU ukladanie výsledku späť do umiestnenia registra alebo pamäte.

6. Program Counter Update: CU aktualizuje program programu, aby poukazoval na ďalšiu inštrukciu v programe Sekvencia.

7. Vetravovanie a skoky: Na základe príznakov stanovených ALU (alebo iných podmienok) môže CU zmeniť tok programu. To by mohlo zahŕňať skákanie na iné miesto v pamäti alebo podmienečne vykonávajúce bloky kódu (napr. „IF“ príkazy).

8. Vstup/výstup (I/O) Ovládanie: CU riadi komunikáciu s externými zariadeniami (ako sú klávesnice, monitory a pevné disky).

Interakcia medzi Alu a Cu:

ALU a CU pracujú pevne spojeným spôsobom:

* CU organizuje všetky operácie. Hovorí Alu, čo má robiť a kde získať údaje.

* ALU vykonáva výpočty a nastavuje vlajky, ktoré poskytujú spätnú väzbu CU.

* CU používa túto spätnú väzbu na rozhodovanie o ďalších krokoch pri vykonávaní programu.

ALU je v podstate zodpovedný za „čo“ (vykonávanie výpočtov), ​​zatiaľ čo CU je zodpovedný za „ako“ (riadenie toku údajov a operácií). Sú vzájomne závislé a nevyhnutné pre funkčnosť mikroprocesorov.

• Predchádzajúca strana: Čo sú zariadenia Referencece? 
• Ďalšia strana: Ako môže byť digitálny fotografický rámec výstupným zariadením?