Home » Articole » RO » Calculatoare » Componentele calculatorului – ALU şi memoria

Componentele calculatorului – ALU şi memoria

postat în: Calculatoare 0

Magnetic core

Unitatea logică aritmetică (ALU)

ALU este capabilă să execute două clase de operații aritmetice și logice.

Setul de operații aritmetice pe care îl suportă o anumită ALU poate fi limitat la adunare și scădere, sau ar putea include multiplicare, divizare, funcţii trigonometrice, cum ar fi sinus, cosinus, etc, și rădăcini pătrate. Unele pot funcționa numai pe numere întregi în timp ce altele folosesc puncte de flotare pentru a reprezenta numere reale, deși cu o precizie limitată. Cu toate acestea, orice computer care este capabil să execute doar cele mai simple operațiuni poate fi programat pentru a descompune operațiunile mai complexe în pași simpli, care se pot efectua. Prin urmare, orice calculator poate fi programat pentru a efectua orice operațiune de aritmetică, deși va fi nevoie de mai mult timp pentru a face acest lucru în cazul în care ALU ei nu suportă în mod direct funcția. O ALU poate, de asemenea, compara numere și returna valori de adevăr booleene (adevărat sau fals), în funcție de dacă unul este egal cu, mai mare sau mai mic decât celălalt („este 64 mai mare decât 65?”).

Operațiile logice implică logica booleană: AND, OR, XOR și NOT. Acestea pot fi utile pentru crearea de instrucțiuni condiționale complicate și procesarea logicii booleene.

Calculatoare superscalare pot conține mai multe ALU, permițându-le să proceseze mai multe instrucțiuni simultan. Procesoarele grafice și calculatoarele cu SIMD și MIMD conţin adesea ALU care pot efectua aritmetică pe vectori și matrici.

Memoria

(Memoria cu miez magnetic a fost memoria calculatorului de-a lungul anilor 1960, până când a fost înlocuită de memoria semiconductoare)

Memoria unui computer poate fi privită ca o listă de celule în care numerele pot fi plasate sau citite. Fiecare celulă are o „adresă” numerotată și poate stoca un singur număr. Computerul poate fi instruit să „pună numărul 123 în celula numerotată 1357” sau să „însumeze numărul care este în celula 1357 cu numărul care este în celula 2468 și să pună răspunsul în celula 1595.”  Informațiile stocate în memorie pot reprezenta practic orice. Litere, cifre, chiar și instrucțiuni de calculator pot fi plasate în memorie cu aceeași ușurință. Având în vedere că procesorul nu face diferența între diferitele tipuri de informații, este responsabilitatea software-ului de a da semnificație a ceea ce vede memoria doar ca o serie de numere.

În aproape toate computerele moderne, fiecare celulă de memorie este configurată pentru a stoca numere binare în grupuri de opt biți (numit octet). Fiecare octet este capabil să reprezinte 256 numere diferite (2^8 = 256); fie de la 0 la 255, fie de la -128 la -127. Pentru a stoca un număr mai mare, pot fi utilizate mai mulţi octeți consecutiv (în mod tipic, doi, patru sau opt). Atunci când sunt necesare numere negative, acestea sunt de obicei stocate în notație cu complement faţă de doi. Alte aranjamente sunt de asemenea posibile, dar nu se găsesc de obicei în afara aplicațiilor specializate sau a contextelor istorice. Un computer poate stoca orice fel de informații în memorie în cazul în care acestea pot fi reprezentate numeric. Calculatoare moderne au miliarde sau chiar mii de miliarde de biţi de memorie.

Procesorul conține un set special de celule de memorie numite regiştri care pot fi citite și scrise mult mai repede decât zona de memorie principală. Sunt de obicei între două și o sută de regiştri în funcție de tipul de CPU. Regiştrii sunt utilizaţi pentru elementele de date cel mai frecvent necesare pentru a evita să acceseze memoria principală de fiecare dată când este nevoie de date. Cum datele sunt în mod prelucrate, reducând nevoia de a accesa memoria principală (care este de multe ori lentă în comparație cu unitățile ALU și de control) crește foarte mult viteza computerului.

Memoria principală a computerului vine în doua variante principale: memorie cu acces aleator sau RAM, și memorie read-only sau ROM. RAM pot fi citite și scrise oricând CPU comandă, dar ROM-ul este încărcat în prealabil cu date și software-ul care nu se schimbă niciodată, de aceea procesorul poate doar citi de la ea. ROM este de obicei folosită pentru a stoca instrucțiuni start-up inițiale ale computerului. În general, conținutul RAM este șters atunci când calculatorul este oprit, dar ROM păstrează datele sale pe termen nelimitat. Într-un PC, ROM conține un program specializat numit BIOS, care orchestrează încărcarea sistemului de operare al computerului de pe unitatea de hard disc în memoria RAM atunci când calculatorul este pornit sau resetat. În sistemele înglobate, care adesea nu au unități de disc, tot software necesar poate fi stocat în ROM. Software stocate în ROM este adesea numit firmware, pentru că este teoretic mai mult ca hardware decât software. Memoria flash estompează distincția dintre ROM și RAM, întrucât păstrează datele sale atunci când este oprit, dar este, de asemenea, reinscriptibilă. Aceasta este de obicei mult mai lentă decât ROM convențională și RAM cu toate acestea, astfel încât utilizarea sa este limitată la aplicații în cazul în care nu este necesară o viteză mare.

În calculatoarele mai sofisticate pot exista una sau mai multe memorii RAM cache, care sunt mai lente decât regiştrii, dar mai rapide decât memoria principală. În general, computerele cu acest tip de memorie cache sunt concepute pentru a muta date frecvent necesare în cache în mod automat, de multe ori fără a fi nevoie de nicio intervenție din partea programatorului.

Traducere din Wikipedia

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *