算术逻辑单元的发展
算术逻辑单元(ALU)是进行整数运算的结构,目前是用电路来实现,应用在电脑芯片中。在计算机中,ALU是专门执行算术和逻辑运算的数字电路。它是计算机中央处理器的最重要组成部分,甚至连最小的微处理器也包含ALU作计数功能。在现代CPU和GPU处理器中已含有功能强大和复杂的ALU;一个单一的元件也可能含有ALU。ALU的概念最早由数学家冯诺伊曼在1945年的一篇报告中提出。ALU必须与数字电路的其他部分使用同样的格式来进行数字处理,现代处理器使用二进制补码表示数值。ALU可以完成整数算术运算、位逻辑运算和移位运算。对于更复杂的运算,工程师可以设计能完成任何运算的ALU,不论运算有多复杂。然而,复杂的ALU成本高、占用空间大、消耗电能多,因此工程师常常在ALU设计中进行折中,提供一个能使处理器运算高速的ALU,同时避免设计过于复杂和昂贵。ALU的输入是操作数和指令代码,输出是运算结果。在许多设计中,ALU还接收或发出输入或输出条件代码到(或来自)状态寄存器,用来指示一些情况,如进位或借位、溢出、除数为零等。与ALU相比,浮点单元(FPU)对浮点数进行算术运算,使用的是更复杂的表示方式,因此内部嵌入了多个复杂电路,包括一些ALU。
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