Die Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) ist der Grundbaustein der Zentraleinheit (CPU) digitaler Computer. Dabei handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis, der dazu dient, arithmetische und logische Operationen an den im Speicher eines Computers gespeicherten Daten durchzuführen.
Die ALU bildet die Grundlage der Zentraleinheit und führt die meisten Berechnungen und logischen Vergleiche durch, die zur Vervollständigung der Anweisungen des Befehlssatzes erforderlich sind. Es handelt sich um die Hauptkomponente der CPU, die für die Interpretation und Ausführung von Computeranweisungen sowie für die Datenübertragung zwischen anderen Komponenten des Computers verantwortlich ist.
Die ALU verwendet im Speicher gespeicherte Binärdaten als Eingabe und führt dann die erforderlichen Berechnungen und logischen Vergleiche durch, bevor sie einen resultierenden Wert als Ausgabe zurückgibt. Zu den arithmetischen Operationen gehören Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, während die logischen Operationen aus bitweisen Operationen (wie Vergleichen und Schiebeoperationen) und logischen Funktionen wie AND, OR und XOR bestehen.
Die ALU ist für die Verarbeitung eines bestimmten Befehlssatzes ausgelegt und variiert daher von Prozessor zu Prozessor. Die besonderen arithmetischen und logischen Anweisungen, die eine ALU ausführen kann, bestimmen die Fähigkeiten des Prozessors und seine Fähigkeit, Software auszuführen.
Eine ALU verfügt typischerweise über mehrere Register, die häufigsten sind der Akkumulator und das Flag-Register. Der Akkumulator ist ein Register, das zum Speichern der Ausgabe arithmetischer oder logischer Berechnungen verwendet wird. Das Flag-Register besteht aus einer Reihe von Bits, die zum Speichern der Ergebnisse der von der ALU durchgeführten Operationen verwendet werden, z. B. ob das Ergebnis negativ ist, ob es einen Übertrag oder einen Kredit erzeugt oder ob Nullbits generiert wurden.
Insgesamt ist die ALU die funktionellste Komponente der CPU eines Computers. Moderne ALUs sind viel ausgefeilter und deutlich schneller als die in früheren Computern und tragen dazu bei, den Computer so schnell und effizient wie möglich zu machen.
