算术逻辑单元ALU

算术逻辑单元ALU"/>

算术逻辑单元ALU

ALU：arithmetic and logic unit。是能实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路。

1.简介

• 算术逻辑单元简称“ALU”，ALU是计算机的数学大脑，也是现代计算机的基石。
• ALU就是*计算机里负责运算的组件，基本其他所有部件都用到了它。
  第一个封装在单个芯片内的完整ALU：英特尔74181，在1970年发布。

2.组成

ALU有2个单元，1个算术单元和1个逻辑单元。

2.1 算术单元

算术单元负责计算机里的所有数字操作。

2.1.1 半加器 half adder

半加器电路是指对两个输入数据位相加，输出一个结果位和进位，没有进位输入的加法器电路。 是实现两个一位二进制数的加法运算电路。

2.1.2 全加器

全加器是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路。
用两个半加器实现

我们更关注逻辑功能，而不关心底层实现原理，所以我们把全加器作为独立组件，全加器会把A，B，C三个输入加起来输出"总和"和"进位"。现在有了新组件，我们可以相加两个8位数字，叫两个数字叫A和B，我们从A和B的第一位开始，叫A0和B0。因为是第一次加法，不用处理任何进位 ，所以我们可以用半加器，来加这2个数字，输出叫sum0，然后，加A1和B1，因为A0和B0的结果有可能进位，所以这次要用全加器，除了A1和B1，还要连上进位。输出叫sum1，然后，把这个全加器的进位连到下个全加器的输入，处理A2和B2，以此类推，把8个bit都搞定。

2.2 逻辑单元

逻辑单元执行逻辑操作，AND，OR和NOT操作，它也能做简单的数值测试，比如一个数字是不是负数。
这是检查ALU输出是否为0的电路，它用一堆OR门检查其中一位是否为1，哪怕只有一个Bit(位)是1，我们就知道那个数字肯定不是0，然后用一个NOT门取反。所以只有输入的数字是0，输出才为1，以上就是ALU的一个高层次概括，我们甚至从零做了几个主要组件，比如行波进位加法器，它们只是一大堆逻辑门巧妙的连在一起而已。

3.总结