In einem Computer befindet sich eine Arithmetic Logic Unit (ALU), die neben den arithmetischen Operationen (z. B. Addition, Subtraktion etc.) auch logische Operationen (z. B. AND, OR, Ex-OR, Invert etc.) durchführen kann. Die Steuereinheit liefert die von der ALU benötigten Daten aus dem Speicher oder von Eingabegeräten und weist die ALU an, eine bestimmte Operation basierend auf der aus dem Speicher geholten Anweisung durchzuführen. Die ALU ist der „rechnende“ Teil des Computers.
Eine arithmetische Logikeinheit (ALU) ist eine Hauptkomponente der zentralen Verarbeitungseinheit eines Computersystems. Sie führt alle Prozesse aus, die mit arithmetischen und logischen Operationen verbunden sind, die auf Befehlsworten ausgeführt werden müssen. In einigen Mikroprozessor-Architekturen ist die ALU in die Arithmetikeinheit (AU) und die Logikeinheit (LU) unterteilt.
Eine ALU kann von Ingenieuren so entworfen werden, dass sie viele verschiedene Operationen berechnen kann. Wenn die Operationen immer komplexer werden, dann wird auch die ALU immer teurer und nimmt auch mehr Platz in der CPU ein und gibt mehr Wärme ab. Deshalb machen die Ingenieure die ALU so leistungsfähig, dass die CPU auch leistungsfähig und schnell ist, aber nicht so komplex, dass sie in Bezug auf Kosten und andere Nachteile unerschwinglich wird.
Die ALU wird auch als Integer Unit (IU) bezeichnet. Die Arithmetic Logic Unit ist der Teil der CPU, der alle Berechnungen durchführt, die die CPU benötigen könnte. Die meisten dieser Operationen sind logischer Natur. Je nachdem, wie die ALU ausgelegt ist, kann sie die CPU leistungsfähiger machen, aber sie verbraucht auch mehr Energie und erzeugt mehr Wärme. Daher muss es ein Gleichgewicht geben zwischen der Leistung und Komplexität der ALU und den Kosten der gesamten Einheit. Deshalb sind schnellere CPUs teurer, verbrauchen mehr Strom und geben mehr Wärme ab.
Die verschiedenen Operationen, die von der ALU ausgeführt werden, können wie folgt kategorisiert werden –
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logische Operationen – Dazu gehören Operationen wie AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND, etc.
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Bit-Shifting-Operationen – Dies bezieht sich auf das Verschieben der Positionen der Bits um eine bestimmte Anzahl von Stellen entweder nach rechts oder nach links, was als Multiplikations- oder Divisionsoperationen betrachtet wird.
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Arithmetische Operationen – Dies bezieht sich auf Bit-Addition und -Subtraktion. Obwohl Multiplikation und Division manchmal verwendet werden, sind diese Operationen teurer in der Ausführung. Multiplikation und Subtraktion können auch durch wiederholte Additionen bzw. Subtraktionen durchgeführt werden.
