1. L'unità logica aritmetica (ALU):il calcolatore
Il lavoro dell'Alu è quello di eseguire operazioni aritmetiche e logiche sui dati. Questo include:
* Operazioni aritmetiche: Aggiunta, sottrazione, moltiplicazione, divisione, incremento, decremento.
* Operazioni logiche: E, o, xor, no, confronti (maggiore di, meno di, uguali a).
* Operazioni bitwise: Mutevoli bit a sinistra o a destra (utili per moltiplicazione/divisione per poteri di 2), pezzi di mascheramento.
Come funziona:
1. Input dei dati: L'ALU riceve dati (operandi) dai registri:piccole posizioni di memoria ad alta velocità all'interno della CPU.
2. Esecuzione operativa: Sulla base dell'istruzione ricevuta dal CU, l'ALU esegue l'operazione specificata sui dati di input.
3. Output di risultati: Il risultato dell'operazione viene archiviato in un registro o scritto in memoria. L'ALU imposta anche le flag (bit di stato) che indicano cose come overflow (risultato troppo grande per il registro), risultato zero o trasporto (una cifra trasportata durante l'aggiunta). Queste bandiere sono utilizzate dal CU per prendere decisioni sulle istruzioni successive.
2. L'unità di controllo (Cu):il boss
Il Cu è il "cervello" della CPU, che dirige il flusso di dati e operazioni. Le sue responsabilità chiave sono:
1. Fetch: I CU recuperano le istruzioni dalla memoria, una alla volta, in base al contatore del programma (PC), che tiene traccia dell'indirizzo dell'istruzione successiva.
2. Decodifica delle istruzioni: Il CU decodifica l'istruzione recuperata per determinare quale operazione deve essere eseguita e quali dati sono coinvolti. Questa decodifica prevede la comprensione del codice OP (codice operativo) e degli operandi (dati).
3. Operando Fetch: Il CU recupera gli operandi necessari da registri o memoria.
4. Funzionamento alu: Il CU invia gli operandi e il codice operativo all'Alu. Quindi attende che l'Alu completasse il suo funzionamento.
5. Archiviazione dei risultati: Una volta terminato l'Alu, il CU dirige l'archiviazione del risultato in una posizione di registro o memoria.
6. Aggiornamento del contatore del programma: Il CU aggiorna il contatore del programma per indicare l'istruzione successiva nella sequenza del programma.
7. Brancatura e salti: Sulla base delle flag impostate da ALU (o altre condizioni), il CU può alterare il flusso del programma. Ciò potrebbe comportare il salto in una posizione diversa in memoria o l'esecuzione condizionalmente i blocchi di codice (ad esempio, istruzioni `if`).
8. Controllo input/output (I/O): Il CU gestisce la comunicazione con dispositivi esterni (come tastiere, monitor e dischi rigidi).
Interazione tra Alu e Cu:
Alu e Cu funzionano in modo strettamente accoppiato:
* Il Cu orchestra tutte le operazioni. Dice all'Alu cosa fare e dove ottenere i dati.
* L'ALU esegue i calcoli e imposta flag, fornendo feedback al CU.
* Il CU utilizza questo feedback per prendere decisioni sui passaggi successivi nell'esecuzione del programma.
In sostanza, l'Alu è responsabile del "cosa" (che esegue i calcoli), mentre il CU è responsabile del "come" (controllando il flusso di dati e operazioni). Sono interdipendenti ed essenziali per la funzionalità di qualsiasi microprocessore.
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