cours-microprocesseur: L'unite arithmetique et logique (UAL)

Unité arithmétique et logique
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L'unité arithmétique et logique, abrégé UAL (ou bien ALU, Arithmetic Logic Unit en anglais), est l'organe de l'ordinateur chargé d'effectuer les calculs. Le plus souvent l'UAL est incluse dans l'unité centrale ou le microprocesseur.

Sommaire
1 Différents types d'UAL
2 Notation
3 Exemples
3.1 L'UAL 4 bits 74181 (TTL)
3.2 Utilisation de multiplexeurs 4 vers 1 comme UAL
4 Voir aussi
5 Liens externes

Différents types d'UAL
Les UAL peuvent être spécialisées ou pas. Si non, cela signifie qu'elles calculent sur des nombres entiers, et peuvent effectuer les opérations communes, que l'on peut néanmoins séparer en quatre groupes :

Les opérations arithmétiques : addition, soustraction, changement de signe etc.,
les opérations logiques : compléments à un, à deux, ET, OU, OU-exclusif, NON, NON-ET etc.,
les comparaisons : test d'égalité, supérieur, inférieur, et leur équivalents « ou égal »,
éventuellement des décalages et rotations (mais parfois ces opérations sont externalisées).
Certaines UAL sont spécialisées dans la manipulation des nombres à virgule flottante, en simple ou double précision (on parle d'unité de calcul en virgule flottante ou floating point unit (FPU)) ou dans les calculs vectoriels. Typiquement ces unités savent acomplir les opérations suivantes :

additions, soustractions, changement de signe,
multiplications, divisions,
comparaisons,
modulos

Certaines UAL, le plus souvent de la classe des FPUs, notamment celles des superordinateurs, sont susceptibles d'offrir des fonctions avancées :

inverse (1/x),
racine carrée,
logarithmes,
fonctions transcendantales (sin x, cos x, etc.),
opération vectorielle (produit scalaire, vectoriel, etc.),
etc.
Un processeur fait appel à plusieurs UAL, au moins deux : une située dans le chemin de contrôle pour incrémenter le registre de programme (de 1, 2, 4 ou 8 typiquement), et une autre dans le chemin de données pour traiter l'information. Pour augmenter leurs performances, elles sont le plus souvent pipelinées.

Notation

Une UAL est schématisée comme sur la figure ci-contre.

Une UAL à deux entréesCelle-ci possède deux entrées A et B sur lesquelles on présentera les données à traiter. L'entrée F désignera l'opération à effectuer. Enfin, celle-ci possède deux sorties, R qui sera le résultat de l'opération, et D les drapeaux qui indiqueront soit qu'il y a eu erreur (division par zéro, dépassement de capacité etc.), soit des codes conditions (supérieur, inférieur, égal à zéro etc.).Au milieu de ce schéma,l'opérateur est marqué(par exemple l'opérateur +,x,...).