央处理器的核心组成部分,ALU 主要完成对二进制数据的定点算术
运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非异或)以及移位操作。在某些 CPU
中还有专门用于处理移位操作的移位器,通常 ALU 由两个输入端和
一个输出端。基本上,在所有现代 CPU 体系结构中,二进制都以补
码的形式来表示。
(2)组成
ALU 用以计算机指令集中的执行算术与逻辑操作,在某些处理
器中,将 ALU 切分为两部分,即算术单元 (AU)与逻辑单元(LU)。
某些处理器包含一个以上的 AU,如,一个用来进行定点操作,另一
个进行浮点操作。
通常而言,ALU 具有对处理器控制器、内存及输入输出设备的
直接读入读出权限,输入输出是通过总线进行的。输入指令包含一个
指令字,有时被称为机器指令字,其中包括操作码,单个或多个操作
数,有时还会有格式码;操作码指示 ALU 机要执行什么操作,在此
操作中要执行多少个操作数。比如,两个操作数可以进行比较,也可
以进行加法操作,格式码可以和操作码结合,告知这是一个定点还是
浮点指令;输出包括存放在存储寄存器中的结果及显示操作是否成功
的设置。如操作失败,则在机器状态字中会有相应的状态显示。通常,
输入操作数、操作数、累加和以及转换结果的存储位置都在 ALU 中。
在算术单元中,乘除操作是通过一系列的加减运算得到的。在机器码
中有多种方式用以表示负数。
(3)ALU 设计图