En tant que cerveau métaphorique d'un ordinateur, une unité arithmétique et logique (ALU) effectue toutes les opérations de calcul et de comparaison. L'ALU sert de base aux unités centrales de traitement (CPU), aux unités de traitement graphique (GPU) et aux unités à virgule flottante (FPU). Une ALU simple a trois bus de données: deux opérandes à un seul bit (A et B) qui donnent une sortie (Y).
Histoire de l'ALU
L'ALU a été créée en 1945 par le mathématicien John von Neumann, surtout connu pour son développement de l'architecture Von Neumann. Les machines de Neumann ont introduit des programmes stockés et exécuté des instructions séquentiellement, ce qui a eu pour résultat un débit et des performances limités.
Dans les années 1970, le processeur Intel 74181 a cédé la place aux microprocesseurs monopuce actuels. L'ALU 4 bits contenait l'équivalent de 75 portes logiques et était la toute première à exister dans un seul paquet. Les ALU d'aujourd'hui sont plus complexes et ont ajouté des fonctionnalités telles que des manettes de déplacement et des multiplicateurs binaires, ce qui les rend capables d'exécuter un volume plus élevé d'opérations plus complexes dans un laps de temps plus court.
Types d'opérations ALU
Il existe quatre types de combinaisons d'entrées binaires, où 1 représente vrai et 0 représente faux:
- 0 + = 0 0
- 1 + = 0 1
- 0 + = 1 1
- 1 + = 1 0
La quatrième combinaison d'entrées se traduit par un report, qui nécessite un certain type d'opération pour avoir lieu. Il existe huit types d'opérations arithmétiques de base que toutes les ALU prendront en charge:
- ADD
- AJOUTER avec CARRY
- SOUSTRAIRE
- SOUSTRER avec BORROW
- INCRÉMENT
- DÉCRÉMENT
- NIER
- TRAVERSER
Les ALU plus complexes avec plus de portes logiques (comme celles des smartphones et des ordinateurs portables) sont également capables d'effectuer des opérations de multiplication et de division.
Sur l'autre moitié de l'unité, des opérations logiques permettent de valider ou de modifier les sorties de ces circuits. Les opérations logiques au niveau du bit comprennent:
- PAS un
- ET NOS PRODUITS
- OR
- XOR (OU exclusif)