( وحدة هي المسئولة عن جميع العمليات الحسابية والمنطقية للبيانات )
ووحدة الحساب والمنطق الحسابي (ALU) هي المسئولة عن جميع العمليات الحسابية والمنطقية للبيانات في وحدة المعالجة المركزية (CPU). في أبسط صورها، تتكون وحدة الحساب والمنطق الحسابي من ثلاث وحدات رئيسية:
وحدة الجمع والطرح
وهي مسؤولة عن عمليات الجمع والطرح البسيطة. يتكون من دارة نصف مضافة ودارات حمل لتنفيذ عمليات الجمع والطرح متعددة البتات.
وحدة المنطق
وهي مسؤولة عن العمليات المنطقية، مثل AND و OR و NOT و XOR. يتم تنفيذ هذه العمليات باستخدام بوابات منطقية مثل بوابات AND و OR و NOT.
المسجلات
وهي وحدات تخزين مؤقتة تستخدم لتخزين المدخلات والمخرجات أثناء العمليات الحسابية والمنطقية. عادةً ما يتم تنفيذ المسجلات باستخدام وحدات تخزين البيانات الثابتة (FFs).
وظائف وحدة الحساب والمنطق الحسابي
تؤدي وحدة الحساب والمنطق الحسابي مجموعة واسعة من الوظائف، بما في ذلك:
عمليات الجمع والطرح
وحدة الحساب والمنطق الحسابي مسؤولة عن عمليات الجمع والطرح الحسابية. تستخدم هذه العمليات بشكل شائع في الحسابات الأساسية، مثل جمع الأرقام أو طرح الأسعار.
عمليات المنطق
تؤدي وحدة الحساب والمنطق الحسابي أيضًا عمليات منطقية، مثل AND و OR و NOT و XOR. تستخدم هذه العمليات للتحكم في تدفق البرنامج واتخاذ القرارات.
عمليات المقارنة
يمكن لوحدة الحساب والمنطق الحسابي أيضًا مقارنة قيمتين لتحديد المساواة أو عدم المساواة أو أكبر من أو أقل من أو يساوي أو أكبر من أو يساوي.
أنواع وحدات الحساب والمنطق الحسابي
هناك نوعان رئيسيان من وحدات الحساب والمنطق الحسابي:
وحدات الحساب والمنطق الحسابي التسلسلية
تعمل وحدات الحساب والمنطق الحسابي التسلسلية على البيانات بت بت. هذا يعني أنها تعالج كل بت من البيانات واحدًا تلو الآخر.
وحدات الحساب والمنطق الحسابي المتوازية
تعمل وحدات الحساب والمنطق الحسابي المتوازية على البيانات في مجموعات من البتات. هذا يجعلها أسرع بكثير من وحدات الحساب والمنطق الحسابي التسلسلية.
تطبيقات وحدة الحساب والمنطق الحسابي
تُستخدم وحدات الحساب والمنطق الحسابي في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
المعالجات الدقيقة
تُستخدم وحدات الحساب والمنطق الحسابي في وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى.
وحدات معالجة الإشارات الرقمية (DSPs)
تُستخدم وحدات الحساب والمنطق الحسابي في وحدات معالجة الإشارات الرقمية لمعالجة الإشارات الصوتية والصورة.
وحدات معالجة الرسومات (GPUs)
تُستخدم وحدات الحساب والمنطق الحسابي في وحدات معالجة الرسومات لتقديم الرسومات ثلاثية الأبعاد والألعاب.
الخاتمة
وحدة الحساب والمنطق الحسابي هي مكون أساسي في أي نظام كمبيوتر. فهي مسؤولة عن تنفيذ العمليات الحسابية والمنطقية للبيانات. هناك نوعان رئيسيان من وحدات الحساب والمنطق الحسابي: وحدات الحساب والمنطق الحسابي التسلسلية ووحدات الحساب والمنطق الحسابي المتوازية. تُستخدم وحدات الحساب والمنطق الحسابي في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك المعالجات الدقيقة ووحدات معالجة الإشارات الرقمية ووحدات معالجة الرسومات.