ALU (UNIT ARITMATIKA LOGIS): OPERASI DAN ARSITEKTUR - TEKNOLOGI - 2025

The ALU (Arithmetic Logical Unit) adalah sebuah sirkuit elektronik yang berfungsi untuk melaksanakan semua proses yang terkait dengan prosedur logika dan perhitungan numerik. Itu terdaftar sebagai komponen yang sangat diperlukan dari unit pemrosesan pusat (CPU) komputer.

CPU terbaru menyertakan ALU yang sangat kuat dan kompleks. Dalam beberapa struktur CPU, ALU dibagi menjadi unit aritmatika dan unit logis. Selain ALU, CPU saat ini menyertakan unit kontrol.

Sumber: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=168473

Sebagian besar operasi CPU dilakukan oleh satu atau lebih ALU, saat data dimuat dari register input. Register adalah ruang kosong kecil untuk disimpan sebagai bagian dari CPU.

Unit kontrol memberitahu ALU prosedur apa yang harus dijalankan dengan informasi itu, dan menyimpan hasilnya ke register keluaran. Unit kontrol melakukan transfer informasi antara register, ALU dan memori.

Karena prosedur menjadi lebih kompleks, ALU juga akan menggunakan lebih banyak ruang CPU, lebih mahal, dan menghasilkan lebih banyak panas.

Operasi dilakukan oleh ALU

ALU terutama didedikasikan untuk melakukan operasi logika dan matematika, termasuk operasi pergeseran bit. Ini adalah proses dasar yang harus dijalankan pada hampir semua data yang diproses oleh CPU.

Unit aritmatika logis adalah komponen CPU yang melakukan semua kalkulasi yang mungkin diperlukan CPU. Ini adalah bagian komputer yang "menghitung", karena ia menjalankan operasi aritmatika dan logika dasar.

Sebagian besar prosedur bersifat logis. Menurut desain ALU, CPU dapat diberi daya lebih. Namun, ini juga akan menyebabkan Anda menggunakan lebih banyak energi dan menghasilkan lebih banyak panas.

Operasi berbeda yang dilakukan oleh ALU dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Operasi logis

Berikut adalah operasi logika yang berbeda, seperti AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, dll.

Operasi aritmatika

Mengacu pada penambahan dan pengurangan bit. Meskipun perkalian dan pembagian terkadang digunakan, operasi ini lebih mahal untuk dilakukan.

Penjumlahan berulang juga dapat digunakan untuk menggantikan perkalian dan pengurangan berulang untuk menggantikan pembagian.

Operasi pergeseran bit

Ini mengacu pada pergeseran posisi bit di sejumlah tempat ke kanan atau ke kiri, yang dianggap sebagai operasi perkalian.

Unit aritmatika dan logika

Dalam unit aritmatika, perkalian dan pembagian dilakukan dengan serangkaian operasi penjumlahan atau pengurangan dan dengan menggeser bit. Ada beberapa cara untuk merepresentasikan bilangan negatif.

Salah satu dari 16 kemungkinan operasi logis dapat dilakukan pada pengandar logis. Misalnya, membedakan dua operan atau mengenali tempat bit tidak cocok.

Arsitektur ALU

ALU dapat secara langsung mengakses input dan output ke unit kontrol prosesor, memori utama, dan perangkat input dan output.

Data masukan dan keluaran ditransmisikan melalui jalur elektronik yang disebut bus. Masukan sesuai dengan instruksi, yang mencakup satu atau lebih operan, kode operasi dan, dalam beberapa kasus, kode format.

Kode operasi menunjukkan ALU tindakan apa yang harus dijalankan, selain operand yang terlibat dalam operasi itu. Misalnya, Anda dapat menginstruksikan kedua operan untuk dikurangi atau dibandingkan.

Keluaran terdiri dari hasil yang akan ditempatkan di register penyimpanan dan konfigurasi yang akan menunjukkan apakah operasi berhasil. Jika tidak, beberapa jenis status akan disimpan dalam status mesin.

Aliran bit dan operasi yang dilakukan padanya di subunit ALU dikendalikan oleh sirkuit gerbang.

Di sirkuit ini, unit urutan logis adalah yang mengarahkan gerbang, melalui urutan tertentu yang sesuai dengan setiap kode operasi.

Gerbang logika

Semua informasi di komputer disimpan dan ditangani dalam bentuk bilangan biner, yaitu 0 dan 1. Sakelar transistor digunakan untuk menangani bilangan biner, karena hanya ada dua kemungkinan status dalam sebuah sakelar: terbuka atau Tutup.

Transistor terbuka, yang tidak dilewati arus, mewakili 0. Transistor tertutup, yang dilewati arus, mewakili 1.

Operasi dapat dilakukan dengan menghubungkan beberapa transistor. Satu transistor dapat digunakan untuk menggerakkan transistor kedua. Misalnya, sakelar untuk satu transistor menyala atau mati tergantung pada keadaan transistor kedua.

Ini disebut gerbang, karena susunan ini dapat digunakan untuk mengalirkan atau menghentikan arus listrik.

Gerbang tersebut adalah blok bangunan ALU. Mereka dibangun dari dioda, resistor, atau transistor. Gerbang ini digunakan dalam sirkuit terintegrasi untuk merepresentasikan input biner sebagai status "on" dan "off".

ALU dikonfigurasi melalui sirkuit kombinatorial. Rangkaian ini menggunakan gerbang logika seperti AND, OR, NOT untuk konformasinya.

Gerbang AND

Gerbang AND memiliki dua atau lebih masukan. Output dari gerbang AND adalah 1 jika semua input adalah 1. Gerbang AND mengembalikan 0 jika ada data input 0.

Gerbang OR

Gerbang OR dapat memiliki dua input atau lebih. Output dari gerbang OR akan selalu menjadi 1 jika salah satu inputnya 1 dan 0 jika semua inputnya 0.

Gerbang NOT

Jenis operasi yang paling sederhana adalah gerbang NOT. Ini hanya menggunakan satu transistor. Ini menggunakan satu masukan dan menghasilkan satu keluaran, yang selalu merupakan kebalikan dari masukan.

Gerbang NOT digunakan untuk membalik hasil dari gerbang atau membalik keadaan Boolean dari 0 ke 1 dan dari 1 ke 0. Ini juga digunakan dengan gerbang "AND" dan "OR".

Jika digunakan bersama dengan gerbang AND atau "OR", gerbang NOT diwakili oleh sebuah lingkaran kecil di depan kedua gerbang.

Setelah menggunakan gerbang NOT, gerbang AND menjadi NAND dan gerbang "OR" menjadi NOR.

Rekaman

Mereka adalah komponen yang sangat penting dalam ALU untuk menyimpan instruksi, data perantara, operan input, operan yang ditambahkan, hasil yang terakumulasi, yang disimpan dalam akumulator, dan hasil akhir.

Register memberikan akses yang sangat cepat ke memori, dibandingkan dengan cache, RAM, dan hard disk. Mereka dibangun di dalam CPU dan berukuran kecil.

Referensi

1. Paul Zandbergen (2019). Arithmetic Logic Unit (ALU): Definisi, Desain & Fungsi. Belajar. Diambil dari: study.com.
2. Techopedia (2019). Unit Logika Aritmatika (ALU). Diambil dari: ceilingpedia.com.
3. Margaret Rouse (2019). Unit logika aritmatika (ALU). Techtarget. Diambil dari: whatis.techtarget.com.
4. Dinesh Thakur (2019). Apa itu Arithmetic Logic Unit (ALU)? - Definisi dan makna. Catatan Ecomputer. Diambil dari: ecomputernotes.com.
5. Wikipedia, ensiklopedia gratis (2019). Unit logika aritmatika. Diambil dari: en.wikipedia.org.