Apa itu unit aritmatika-logic (ALU)?
Unit aritmatika-logic (ALU) adalah bagian dari unit pemrosesan pusat (CPU) yang melakukan operasi aritmatika dan logika pada operand dalam kata instruksi komputer instruksi word.
Pada beberapa prosesor, ALU dibagi menjadi dua unit: unit aritmatika (AU) dan unit logika (LU). Beberapa prosesor memiliki lebih dari satu AU — misalnya, satu untuk operasi titik tetap dan satu lagi untuk operasi titik mengambang.
Dalam sistem komputer, perhitungan titik mengambang kadang dilakukan oleh unit titik mengambang (FPU) pada chip terpisah yang disebut koprosesor numerik.
Bagaimana cara kerja unit aritmatika-logic?
Biasanya, ALU memiliki akses langsung ke pengendali prosesor, memori utama (RAM dalam komputer pribadi), dan perangkat input/output. Input dan output mengalir melalui jalur elektronik yang disebut bus.
Input terdiri dari kata instruksi, yang kadang disebut kata instruksi mesin, yang berisi kode operasi atau “opcode,” satu atau lebih operand, dan kadang-kadang kode format. Kode operasi memberi tahu ALU operasi apa yang harus dilakukan dan operand digunakan dalam operasi tersebut.
Misalnya, dua operand dapat dijumlahkan atau dibandingkan secara logis. Format dapat digabungkan dengan opcode dan memberi tahu, misalnya, apakah ini instruksi titik tetap atau titik mengambang.
Output terdiri dari hasil yang ditempatkan dalam register penyimpanan dan pengaturan yang menunjukkan apakah operasi dilakukan dengan sukses. Jika tidak, beberapa status akan disimpan di tempat yang permanen yang kadang disebut kata status mesin.
Secara umum, ALU mencakup tempat penyimpanan untuk operand input, operand yang sedang dijumlahkan, hasil yang terkumpul (disimpan dalam akumulator) dan hasil pergeseran. Aliran bit dan operasi yang dilakukan pada mereka dalam subunit ALU dikendalikan oleh rangkaian gerbang.
Gerbang dalam rangkaian ini dikendalikan oleh unit logika urutan yang menggunakan algoritma atau urutan tertentu untuk setiap kode operasi. Dalam unit aritmatika, perkalian dan pembagian dilakukan dengan serangkaian operasi penjumlahan atau pengurangan dan pergeseran.
Ada beberapa cara untuk mewakili angka negatif. Dalam unit logika, salah satu dari 16 operasi logika dapat dilakukan — seperti membandingkan dua operand dan mengidentifikasi di mana bit tidak cocok.
Desain ALU adalah bagian penting dari prosesor, dan pendekatan baru untuk mempercepat penanganan instruksi terus dikembangkan.
Jenis fungsi apa yang didukung oleh ALU?
Dalam ilmu komputer, ALU berfungsi sebagai rangkaian digital kombinasi yang melakukan operasi aritmatika dan bitwise pada angka biner. Ini adalah blok bangunan dasar untuk rangkaian logika aritmatika untuk berbagai jenis unit kontrol dan rangkaian komputasi, termasuk unit pemrosesan pusat (CPU), FPU, dan unit pemrosesan grafis.
Jauh sebelum PC modern, ALU pertama kali membantu mendukung mikroprosesor dan transistor pada 1970-an.
Berikut adalah beberapa contoh operasi logika bitwise dan operasi aritmatika dasar yang didukung oleh ALU:
- Penjumlahan. Menambahkan A dan B dengan carry-in atau carry-out pada Y.
- Pengurangan. Mengurangi B dari A atau sebaliknya dengan hasil perbedaan pada Y dan carry-in atau carry-out.
- Penambahan satu. Dimana A atau B ditambah satu dan Y menunjukkan nilai baru.
- Pengurangan satu. Dimana A atau B dikurangi satu dan Y menunjukkan nilai baru.
- AND. Logika bitwise AND dari A dan B yang diwakili oleh Y.
- OR. Logika bitwise OR dari A dan B yang diwakili oleh Y.
- Exclusive-OR. Logika XOR dari A dan B yang diwakili oleh Y.
Fungsi pergeseran ALU menyebabkan operand A atau B bergeser, baik ke kanan atau kiri, dengan operand baru yang diwakili oleh Y. ALU yang lebih kompleks menggunakan barrel shifter untuk menggeser operand A atau B sebanyak bit tertentu dalam satu operasi.