25. 산술 논리 장치 (Arithmetic Logic Unit: ALU)

ALU는 컴퓨터의 주요 연산 장치이자, 데이터패스를 구성하는 조합 회로로, 다양한 연산들을 수행한다.

2개의 데이터 입력을 받으며, Function이라는 입력을 받는다. 데이터는 몇 비트든 될 수 있으며, Function은 ALU가 수행할 연산을 지정해주는 역할을 한다. (덧셈, 뺄셈, OR, AND...)

데이터 아웃이라는 출력을 받는데, 입력과 같은 비트를 갖는다. Condition 출력은 연산 상태를 알려준다. (오버플로 등)

ALU는 여러 집적회로(IC)로 구성되는데, ALU에 어떤 IC들이 탑재되어 있느냐에 따라 ALU가 수행할 수 있는 연산의 종류가 결정된다.

ALU 회로의 구성

Function에 따라 수행하는 연산

ALU의 확장

Carry Out을 다음 ALU의 $C_N$에 입력으로 줘서 ALU를 확장할 수 있다.

4 비트 ALU 두개로 구성된 8 비트 ALU

컴퓨터의 구성

컴퓨터는 위와 같이 유한 상태 기계인 Control 유닛과 Datapath의 상호 접속으로 구성된다.