算術演算および論理演算を実行するマイクロコンピュータの主な機能は何ですか?

マイクロコンピュータの「演算子」の主な機能は、算術演算と論理演算を実行することです。演算装置は、コンピュータがデータを処理する機能部品であり、データ処理には主にデータに対する算術演算と論理データに対する論理演算が含まれるため、データに対する算術演算や論理演算を実行することが演算装置の中核的な機能となります。演算器は、算術論理演算器（ALU）、アキュムレータ、ステータスレジスタ、汎用レジスタ群などで構成され、算術論理演算器の基本機能は加算、減算、乗算、除算、論理和です。 NOT、XOR などの論理演算、およびシフトや補数などの演算。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

マイクロコンピュータの 演算子の主な機能は、算術演算と論理演算を実行することです。

算術演算装置: 演算装置。さまざまな算術演算や論理演算を実行するコンピューター内のコンポーネント。

演算器は、算術論理演算器(ALU)、アキュムレータ、ステータスレジスタ、汎用レジスタ群などで構成されます。算術論理演算器（ALU）の基本機能は、加減乗除の四則演算、AND、OR、NOT、XOR などの論理演算、シフトや補数などの演算です。コンピュータが動作しているとき、演算器の動作や演算の種類はコントローラによって決定されます。オペレーターが処理したデータはメモリーから取得され、処理結果データは通常メモリーに送り返されるか、オペレーターに一時的に保管されます。コントロールユニットとともにCPUの中核部分を形成します。

電卓は、データを処理するコンピューター内の機能コンポーネントです。データ処理には主に、データに対する算術演算と論理データに対する論理演算が含まれます。したがって、データに対する算術演算および論理演算の実装は、算術ユニットの中核機能です。

演算器の基本的な機能は、四則演算、AND、OR、否定などの論理演算、四則演算や論理シフト演算、値の比較、変更など、さまざまなデータの処理を完了することです。シンボルやメインメモリアドレスの計算など演算ユニット内のレジスタは、演算に参加したデータや演算の中間結果を一時的に保存するために使用されます。演算結果の特性 (オーバーフローの有無、結果の符号ビット、結果がゼロかどうかなど) を記録するには、対応するコンポーネントも演算子内に設定する必要があります。コンピュータで使われる演算子にはさまざまな種類があり、さまざまな観点から分類方法が異なります。小数点表現は、固定小数点演算と浮動小数点演算に分けることができます。固定小数点演算器は固定小数点数の演算しか行えず、機械数で表現できる範囲は狭くなりますが、構造が単純であるのが特徴です。浮動小数点演算器は浮動小数点数と固定小数点数の両方を演算できる強力な機能を持ち、数値表現範囲は広いですが、その構造は非常に複雑です。キャリー方式の観点から2進演算器と10進演算器に分けられます。一般にコンピュータは2進演算器を使用しますが、コンピュータがビジネスやデータ処理に広く使用されるにつれ、10進数演算の機能を拡張し、2進演算と10進演算の両方を実行できる演算器が増えています。コンピュータの演算器にはさまざまな演算を実行する機能が必要であるため、さまざまなアルゴリズムを統合して完全な演算コンポーネントを設計する必要があります。

パフォーマンス指標

1. マシン語長

マシン語長とは、演算に関係するデータの基本桁数を指します。レジスタ、演算子、データ バスの数が決定されるため、ハードウェアの価格に直接影響します。語長は計算精度を表します。精度とコストを調整し、さまざまな要件を満たすために、多くのコンピュータでは、ハーフワード長、フルワード長、ダブルワード長などの可変ワード長の計算が可能です。メインメモリには数値と命令コードの両方が配置されるため、ワード長と命令コード長には対応関係があることが多く、ワード長は命令系の機能の強度にも影響します。コンピューターのワード サイズは 4、8、16、32、64 ビットまでさまざまです。マシンワード長は 1 バイト以上で構成できます。科学計算に使用されるマシンでは、精度を確保するためにより長いワード長が必要ですが、データ処理や産業用制御に使用されるマシンの場合は、16 ビットまたは 32 ビットのワード長で要件を満たすことができます。

2. 計算速度

コンピュータの主要な指標の 1 つです。コンピューターがさまざまな計算や演算を実行するのに必要な時間は異なる場合があるため、計算速度の計算方法も異なります。平均速度は一般に単位時間当たりに実行できる命令の平均数で表され、たとえばコンピュータの動作速度が100万回/秒であれば、コンピュータは1秒間に平均100万個の命令を実行できることになります。 (つまり、1MIPS)。場合によっては、等価速度の表現は加重平均法 (つまり、各命令の実行時間とすべての操作におけるその命令の割合に基づいて計算) を使用して取得されます。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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