АЛУ: Сердце математики

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — это главный мозг процессора, его математический центр. Снаружи АЛУ кажется сложным черным ящиком, который умеет и складывать, и вычитать, и сравнивать, и сдвигать биты.

Но внутри нет абсолютно никакой магии. Там просто параллельно стоят сумматор и блок логических вентилей (AND, OR, XOR). Когда в АЛУ попадают два числа, оно выполняет над ними вообще все доступные операции одновременно!

А как же тогда получается один правильный ответ? Очень просто. На выходе из всех этих вычислительных блоков стоит большой мультиплексор. Получив код операции от процессора (например, команду «Сложить»), этот мультиплексор просто выбирает нужный провод с уже готовым результатом суммы, передает его на выход, а все остальные результаты просто игнорирует.

Практический пример. Когда процессор выполняет инструкцию ADD 5, внутри АЛУ происходит следующее: оба операнда одновременно поступают на сумматор (который считает A+B), на блок AND (A&B), на блок OR (A|B) и на сдвиговый блок. Все четыре результата вычисляются мгновенно, параллельно. Дешифратор инструкции подаёт на мультиплексор код 00 («сложение»), и тот выбирает выход сумматора. Остальные три результата просто отбрасываются. Параллелизм — ключ к скорости.