的ALU（算术逻辑单元）是一个电子电路，其功能是执行相关的所有逻辑和数值计算的程序的处理。它被列为计算机中央处理器（CPU）必不可少的组件。
最近的CPU包括功能非常强大且复杂的ALU。在某些CPU结构中，ALU分为算术单元和逻辑单元。除了ALU，当今的CPU还包括一个控制单元。
资料来源：CC BY-SA 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473
当从输入寄存器加载数据时，CPU的大多数操作由一个或多个ALU执行。寄存器是一个很小的可用空间，可以存储为CPU的一部分。
控制单元通过该信息告诉ALU哪个程序运行，并将结果保存到输出寄存器。控制单元执行寄存器，ALU和存储器之间的信息传输。
随着过程变得越来越复杂，ALU也将占用更多的CPU空间，更多的成本并产生更多的热量。
ALU进行的操作
ALU主要致力于执行逻辑和数学运算，包括移位操作。这些是基本过程，必须在CPU处理的几乎所有数据上执行。
逻辑算术单元是执行CPU可能需要的所有计算的CPU组件。它是计算机的“计算”部分，因为它执行基本的算术和逻辑运算。
许多程序具有逻辑性质。根据ALU的设计，可以为CPU提供更多电源。但是，这也会使您消耗更多的能量并产生更多的热量。
ALU执行的不同操作可以分类如下：
逻辑运算
这是不同的逻辑运算，例如AND，OR，NOT，XOR，NOR，NAND等。
算术运算
指位的加法和减法。尽管有时会使用乘法和除法，但这些操作的执行成本更高。
重复加法也可以用来代替乘法，重复减法可以用来代替除法。
移位操作
它指的是将位位置向右或向左移一定数量，这被视为乘法运算。
算术和逻辑单元
在算术单元中，通过一系列加法或减法运算以及通过移位位来执行乘法和除法。有几种表示负数的方法。
可以在逻辑驱动器上执行16种可能的逻辑操作中的任何一种。例如，对比两个操作数或识别位不匹配的位置。
ALU架构
ALU可以直接访问输入和输出到处理器控制单元，主存储器以及输入和输出设备。
输入和输出数据通过称为总线的电子路径传输。输入对应于一条指令，该指令包括一个或多个操作数，一个操作代码，在某些情况下还包括格式代码。
除了该操作涉及的操作数之外，操作代码还显示了ALU应该执行什么操作。例如，您可以指示两个操作数相减或比较。
输出包括将放置在存储寄存器中的结果和指示操作是否成功的配置。如果不是，则某种状态将存储在机器状态中。
ALU子单元中的位流和对其执行的操作由门电路控制。
在这些电路中，逻辑顺序单元是通过与每个操作代码相对应的特定顺序引导门的单元。
逻辑门
计算机中的所有信息都以二进制数字的形式存储和处理，即0和1。晶体管开关用于处理二进制数字，因为开关中只有两种可能的状态：打开或打开。关闭。
没有电流通过的开路晶体管表示0。有电流通过的闭路晶体管表示1。
可以通过连接多个晶体管来完成操作。一个晶体管可用于驱动第二个晶体管。例如，一个晶体管的开关取决于第二晶体管的状态而导通或截止。
这被称为门，因为该布置可用于允许或停止电流。
大门是ALU的基础。它们由二极管，电阻器或晶体管构成。这些门在集成电路中用于将二进制输入表示为“开”和“关”状态。
ALU通过组合电路进行配置。该电路使用诸如AND，OR，NOT之类的逻辑门进行构造。
与门
AND门具有两个或更多输入。如果所有输入均为1，则AND门的输出为1。如果任何输入数据为0，则AND门返回0。
或门
或门可以具有两个或更多输入。如果任何输入均为1，则“或”门的输出将始终为1，如果所有输入均为0，则其输出始终为0。
非门
最简单的操作类型是“非”门。它仅使用单个晶体管。它使用单个输入并产生单个输出，该输出始终与输入相反。
NOT门用于反转门的结果或将布尔状态从0反转为1，从1反转为0。还与“ AND”和“ OR”门一起使用。
与“与”或“或”门结合使用时，“非”门由两个门前面的小圆圈表示。
使用“非”门后，“与”门变为“与非”，“或”门变为“或非”。
记录
它们是ALU中非常重要的组件，用于存储指令，中间数据，输入操作数，相加的操作数，存储在累加器中的累加结果以及最终结果。
与缓存，RAM和硬盘相比，寄存器提供了对内存的快速访问。它们内置在CPU中，体积很小。
参考文献
- 保罗·赞德伯格（2019）。算术逻辑单元（ALU）：定义，设计和功能。研究。摘自：study.com。
- Techopedia（2019）。算术逻辑单元（ALU）。摘自：ceilingpedia.com。
- 玛格丽特·劳斯（Margaret Rouse）（2019）。算术逻辑单元（ALU）。技术目标。摘自：whatis.techtarget.com。
- 迪内什·塔库（Dinesh Thakur）（2019）。什么是算术逻辑单元（ALU）？-定义和含义。电子计算机说明。摘自：ecomputernotes.com。
- 维基百科，免费百科全书（2019）。算术逻辑单元。摘自：en.wikipedia.org。