Základní pojmy

Pro zápis se v běžném životě používá desítková neboli dekadická číselná soustava. Číslo je zapsáno jako řada číslic neboli cifer t.j. znaků mezi něž je případně umístěna řádová čárka, které říkáme desetinná. Číslo A je zapsáno následovně : A = a n.10 n + a n-1.10 n a a a a -m.10 -m

Tak na příklad číslo 782,5 reprezentuje číslo : 782,5 = ,1 Místům na nichž je umístěna číslice říkáme řády. Řádům jsou přiřazena po sobě jdoucí čísla, která vzrůstají leva do zprava, při čemž nula je přiřazena řádu bezprostředně před desetinnou čárkou.

Binární čárka Se zobrazením desítkových čísel v číslicových počítačích jsou potíže. Číslice musí být zobrazeny tak, aby je bylo možno zpracovávat pomocí logických obvodů. Tyto obvody zpracovávají jen dvouhodnotové logické signály, zatímco číslice jsou desetihodnotové. Soustava, která řeší oba problémy je soustava dvojková neboli binární. Číslice se ve dvojkové soustavě nazývá bit a může mít hodnotu 0 nebo 1. Řádová čárka se nazývá binární čárka

Má-li zápis tvar : a n a n-1 a n a 0, a a -m pak representuje číslo a n.2 n + a n-1.2 n a a a -m.2 -m

Potom číslo 1011,11 v binárním tvaru reprezentuje číslo = /2 + 1/4 = 11,75 tedy 1011,11 2 = 11,75 10 Indexy 2 respektive 10 označují, že číslo je zapsáno v binární respektive v desítkové soustavě. Obě soustavy jsou si rovnocenné.

Převod čísla do binární soustavy Převod čísla z desítkové do binární soustavy se provádí tak, že se číslo rozdělí na část před a za desetinnou čárkou, t.j. 11,75 na 11 a 0,75. 11,75 = ,75 Postupuje se tak, že dělíme číslo dvěma tak dlouho, až je podíl nulový a zbytky se zapíší v obráceném pořadí.

11 : 2 = 5 1 1

11 : 2 = 5 5 : 2 =

11 : 2 = 5 5 : 2 = 2 2 : 2 =

11 : 2 = 5 5 : 2 = 2 2 : 2 = 1 1 : 2 = =

Převod desetinných čísel do binární soustavy Zlomkovou část převádíme tak, že postupně násobíme dvěmi původní zlomkovou část a zlomkové části získaných součinů. Celé části těchto součinů jsou hledané číslice. Postup se ukončí při získání dostatečného počtu číslic. 0,75 x 2 = 1,5 0,1

0,75 x 2 = 1,5 0,5 x 2 = 1,0 0,11 2 Celou a zlomkovou část sečteme ,11 2 = 1011, ,75 10 = 11,75 10 Tedy 11,75 10 = 1011,11 2

Hexadecimální soustava Zápis čísla ve dvojkové soustavě je podstatně delší. Proto se hledal způsob, jak tento zápis zkrátit. Tomu vyhovuje soustava osmičková neboli oktalová a též soustava šestnáctková zvaná hexadecimální. Tyto soustavy jsou analogické soustavě desítkové případně binární. Funkci desítky zastupuje 8 nebo 16. Výhodnější se však ukázala soustava hexadecimální. Problém byl jak zapsat čísla 10 až 15.

Proto se našlo přiřazení : 10 - A 11 - B 12 - C 13 - D 14 - E 15 - F Tak na příklad : 1FD 16 = =

Převody mezi soustavami Převody mezi binární, oktalovou a hexadecimální soustavami je triviální. Trojici či čtveřici bitů přísluší jedna oktalová či hexadecimální číslice, jejíž hodnota je rovna troj či čtyřmístnému číslu. Například dekadické číslo 524 lze postupně vyjádřit v binární, oktalové a hexadecimální soustavě následovně:

váhy = = váhy = = 2 0 C C

Proto zápis čísla v oktalové či hexadecimální soustavě lze považovat za zkrácený zápis čísla v binární soustavě. Z tohoto důvodu se oktalová či hexadecimální soustava používá při práci s počítačem pracujícím v binární soustavě.

Všechny tyto zápisy však nejsou vhodné pro aritmetické operace a zobrazení čísla. Proto se používá soustava BCD, kde každá dekadická číslice je zapsána v binárním kódu s vahami Příkladně číslo je zapsáno následovně:

Řádová mřížka Řádová mřížka definuje svým způsobem zobrazitelná čísla ale jen tak, že do každého políčka zapíšeme jedinou číslici při čemž pevná poloha řádové čárky je určena šipkou.

Pevná řádová čárka Zobrazené číslo má pak tvar 1,234567xxx89 podle velikosti řádové mřížky

Pevná řádová čárka Pro zobrazení čísel se používají nejčastěji 3 kódy : a) přímý b) inverzní c) doplňkový

Přímý kód Obraz čísla se skládá ze 2 částí : znaménkového bitu (sign) znaménko je zobrazeno takto : absolutní hodnoty (abs)

Pevná řádová čárka Uvnitř počítače v aritmetickologické jednotce se však většinou převádí na kód inverzní nebo doplňkový. V případě, že se vkládá znaménko, pak řádová mřížka vypadá následovně

Inverzní kód Obraz nezáporného čísla je stejný jako v kódu přímém. Obraz nekladného čísla se získá tak, že všechny bity absolutní hodnoty invertujeme t.j. nahradíme nuly jedničkami a naopak =

Doplňkový kód Obraz nezáporného čísla je stejný jako v přímém kódu, obraz záporného čísla pak doplňkem absolutní hodnoty do 2. Obraz záporného čísla se nazývá dvojkový nebo též druhý doplněk. Získá se tak, že číslo se invertuje a přičte 1.

Doplňkový kód inverze přičtení v doplňkovém kódu

Tyto 3 výše jmenované kódy jsou více či méně vhodné pro různé matematické operace. Při práci v pevné řádové čárce často nevyhovuje rozsah zobrazitelných čísel. Proto je nutno zavádět měřítka, které určují kolikrát je skutečné číslo větší než číslo zpracovávané. Předem určovat měřítka je nesnadné a někdy i prakticky nemožné. Proto se používá zobrazení čísel v pohyblivé řádové čárce.

Pohyblivá řádová čárka Číslo A je v pohyblivé řádové čárce zobrazeno dvojicí čísel, které se nazývají mantisa (m) a exponent (e). Platí : A = m.z e z - základ soustavy (16, 10, 2, 8 atd)

Mantisa bývá v absolutní hodnotě menší než 1 a exponent bývá číslo celé. Mantisa i exponent mohou být zobrazeny v přímém, inverzním či doplňkovém kódu. Příklad: z = 10 číslo A = 275 = 0,275 * 10 3 a jeho obraz je (3;0,275)

Nyní se již nebude rozlišovat mezi číslem a jeho obrazem. Práce s takovýmto číslem pro násobení a dělení je velmi jednoduchá. Můžeme psát (m 1 ; e 1 ) * (m 2 ; e 2 ) = (m 1 * m 2 ; e 1 + e 2 ) (m 1 ; e 1 ) / (m 2 ; e 2 ) = (m 1 / m 2 ; e 1 - e 2 )

Normalizace Pro sčítání a odečítání není situace tak jednoznačná, protože se musí provést nejprve úprava čísel na společný exponent tzv. normalizace. To je čísla se upraví : (m 1 ; e 1 )  (m 1 ; e ) (m 2 ; e 2 )  (m 2 ; e ) kde m je již převedeno na společný exponent

Pak lze provádět jednoduše operace sčítání a odečítání a to následovně : (m 1 ; e) + (m 2 ; e) = (m 1 + m 2 ; e) (m 1 ; e) - (m 2 ; e) = (m 1 - m 2 ; e) Je výhodné pracovat s normalizovanými čísly, protože výsledek takovéto operace je opět normalizované číslo. Mantisa společně s exponentem mívají stejnou délku jako číslo v pevné řádové čárce.

Řádová mřížka s pohyblivou řádovou čárkou Přestože číslo v pohyblivé řádové čárce vypadá jako jedno číslo, musí se zpracovávat zvlášť mantisa a zvlášť exponent. Aritmetické operace v pohyblivé řádové čárce mohou být zajištěny buď technickým vybavením počítače nebo jeho programovým vybavením.

Přeplnění a nenaplnění Čísla s nimiž se v počítači pracuje, musí být zobrazitelná. Provede-li se však operace s těmito čísly, pak výsledek zobrazitelný být nemusí. Jestliže výsledek aritmetické operace překročí stanovený rozsah, říkáme že nastalo přeplnění (přetečení). Výsledek je pak nesprávný a je nutno se podle toho zařídit. Stav se signalizuje (na příklad přerušením procesu a ohlášením chyby - ERROR). Obdobně může dojít k nenaplnění (podtečení). Výsledek je velmi blízký nule, ale není nula.

Blokové schéma počítače Základní uspořádání moderního číslicového počítače formuloval americký matematik John von Neuman v roce Každý číslicový počítač se podle této koncepce skládá ze 4 základních částí : 1) Vstupního a výstupního zařízení (I/O), které umožňuje komunikaci počítače s obsluhou. V českém označení též V/V. 2) Aritmetickologické jednotky (ALU), která provádí vlastní zpracování informace počítače. 3) Operační paměti (OP), která slouží k ukládání a uchování informací. 4) Řadiče (CU), který řídí a koordinuje činnost ostatních částí počítače.

Blokové schéma počítače I/O - Vstupní a výstupní zařízení ALU- Aritmetickologická jednotka OP - Operační paměť CU - Řadič

Pomocí programu umístěného v paměti ROM provede řadič (CU) natažení požadovaného programu (například hry) do operační paměti (OP).

Z této paměti jsou odebírány jednotlivé instrukce, které jsou prováděny řadičem.

Pokud je třeba aritmetických či logických operací, jsou data natažena do ALU. Výsledek operace je opět umístěn v operační paměti. Druh operace určuje řadič podle zpracovávané instrukce

Pokud je třeba přenosu dat na periferii například obrazovku monitoru, jsou pak data pomocí příkazů CU přenesena z operační paměti přes jednotku I/O na žádanou periferii.

Binární informace Binární informace v počítačích mohou být : adresy operační znaky data (operandy)

Adresa Adresa určuje místo, odkud se mají získat nebo kam se mají uložit příslušné informace. Může jít o adresu určitého místa v paměti. Každému paměťovému místu je přiřazena adresa, která je celé nezáporné číslo.

Instrukce Práce počítače je řízena programem, který se skládá z instrukcí. Instrukce určuje co je třeba s rozpracovanými informacemi udělat, vyhodnocuje ji řadič a řídí podle ní činnost aritmetickologické jednotky. Je to příkaz k provedení jedné základní operace.

Skladba instrukce Instrukce se skládá z operačního znaku OZ a částí adresy A1, A2 atd.

Operační znak Operační znak určuje co se má provést a adresní část s čím se to má provést. Přiřazením operací operačním znakům je definováno operačním kódem počítače.

Algoritmus Algoritmus je postup řešení. Algoritmy se zapojují jako posloupnost řady jednoduchých operací - instrukcí.

Počáteční adresa Před spuštěním programu je nutno předat počítači počáteční adresu programu. Na této adrese je první instrukce. Počítač potom provádí instrukce v uvedeném pořadí.

Program Program je možno zapsat jako posloupnost instrukcí t.j. čísel v určité číselné soustavě. Potom hovoříme o programu ve strojovém kódu. Programování ve strojovém kódu je zdlouhavé a únavné. Přitom počítač může tuto část práce provést sám, rychle a bez chyby. Převádí tak program zapsaný člověkem ve formě mu bližší do strojového kódu.

Data Data jsou informace, které jsou zpracovávány. Zpracovává je aritmetickologická jednotka.

Byte Byte (bajt) - též slabika je 8 bitů s příslušnými váhami (..16,8,4,2,1), kde pozice bitu v bytu určuje jeho váhu. Bit budeme dále označovat b, je to nejmenší možné množství informace !

Váhy jednotlivých bitů Jednotlivé bity pak mají váhy: b = 1 b = 16 b = 2 b = 32 b = 4 b = 64 b = 8 b = 128

Hlavní paměť Hlavní paměť (operační) je zařízení, které má schopnost si zapamatovat informace v binární soustavě, jsou-li číslice kódovány pomocí bitů. Je-li použit alfanumerický kód (kód pro číslice, písmena a znaky), pak lze i alfanumerickou informaci znázornit pomocí binární soustavy. Jeden znak je zobrazen 8 znaky binární soustavy nebo též jiným počtem bitů odpovídajícím velikosti kódové tabulky.

Hlavní paměť je rozdělena na paměťová místa. Do každého tohoto místa je možno uložit slabiku (byte, který budeme dále označovat B), která má 8 bitů (bit bude značen dále jen b). Několik slabik tvoří slovo (l6, 32 bitů a pod). Počet míst ve slově se nazývá délka slova. Počítače u nichž je délka slova konstantní nazýváme počítače s konstantní délkou slova. Počítače u nichž je délka slova proměnná nazýváme počítače s proměnnou délkou slova.

Vstupní a výstupní obvody Vstupní a výstupní obvody spojují počítač s periferními zařízeními. Tato zařízení jsou vstupní a výstupní. Některá periferní zařízení mohou být současně vstupní i výstupní (například vnější paměti - pružný disk, pevný disk). Proto rozlišujeme o jaké zařízení ať vstupní či výstupní se jedná. Příklad vstupního zařízení – myš, scanner Příklad výstupního zařízení – tiskárna, monitor

Blokové schéma mikropočítače Dle von Neumanova schéma počítače obsahuje mikropočítač : a) mikroprocesor (obsahuje ALU, řadič a registry) a značí se CPU (Central Procesing Unit - centrální procesorová jednotka) b) operační (hlavní) paměť c) vstupní a výstupní obvody

Blokové schéma mikropočítače

Hardware a software Tyto bloky včetně dalších obvodů a spojů mezi nimi se zcela obecně v počítačové technice nazývají technické vybavení či technické prostředky anglicky HARDWARE. Pro použití mikropočítače je třeba mít k dispozici programy a data. Program lze měnit bez zásahu do hardware. Programy a data se opět zcela obecně zahrnují pod jeden název a to programové vybavení anglicky SOFTWARE.

Sběrnice Mikroprocesor je spojen s operační pamětí a dalšími obvody prostřednictvím vodičů. Každá skupina vodičů má jinou funkci. Skupině vodičů se říká sběrnice anglicky bus (čti bas). Vnější sběrnice jsou : a) datová (Data bus) - obousměrná b) adresová (Address bus) - jednosměrná c) řídící (Control bus)

Po sběrnicích se informace přenáší paralelně. To znamená, že po odpovídajícím počtu vodičů (8, 16 a pod.) se přenáší informace s odpovídajícím počtem bitů současně. Například naráz se přenáší celý byte po 8 vodičích. Prostřednictvím adresové sběrnice si mikroprocesor vyžádá určitou paměťovou buňku a pomocí řídící sběrnice přes datovou sběrnici buď z buňky převezme informaci, či do buňky informaci předá (čtení/zápis). To znamená, že datová sběrnice je obousměrná.

Prezentace sběrnice Množství čar se nahrazuje tlustou šipkou se směrem toku dat, případně se připíše počet vodičů

Ukázka sběrnice průmyslové stavebnice z vrchu a ze spodní strany

Ukázka připojení desky ke sběrnici přes konektor

Ukázka sběrnice realizované na základní desce počítače PC

Jaká je součinnost jednotlivých částí, vyplyne z následujícího příkladu součtu dvou čísel umístěných na dvou různých adresách. Procesor adresuje jednu paměťovou buňku s jedním číslem.

Poté vygeneruje signál pro čtení paměti.

Paměť dá data na sběrnici. Data se dostanou do registru procesoru.

Poté procesor zcela stejným způsobem adresuje druhou paměťovou buňku s druhým číslem. Znovu vygeneruje signál pro čtení paměti. Paměť opět dá data na sběrnici. Procesor sejme i tato druhá data a uloží je do vnitřního registru procesoru. Nyní provede součet a výsledek je uložen do registru procesoru.

Pokud je třeba výsledek zachovat, pak se ukládá zpět do paměti. Procesor pracuje následovně : dá novou adresu

dá data na sběrnici

zapíše data do paměti

nebo pomocí výstupního zařízení zobrazí data například na monitoru

Paměti

Paměti se kterými pracuje mikroprocesor Paměti se kterými pracuje mikroprocesor můžeme rozdělit na : paměti ze kterých lze jen číst (ROM, EPROM, EEPROM) paměti ze kterých je možno libovolně číst a do kterých je možno libovolně zapisovat (RWM). Tyto paměti lze dále dělit podle umístění na : *v procesoru *vnitřní (na základní desce počítače) *vnější (mimo základní desku počítače)

Přístup k buňkám paměti Z hlediska přístupu k buňkám paměti při čtení či zápisu se dělí zhruba na : paměti s libovolným přístupem RAM (Random Access Memory) se seriovým přístupem SAM (Serial Access Memory)

Rozdělení pamětí

Ukázka bubnových pamětí

Univerzální procesory Pro rozdělení pamětí uvnitř mikroprocesoru musíme vycházet z toho o jaké mikroprocesory se jedná. Jestli jde o mikroprocesory tzv. univerzální typu 8080 či tzv. jednočipové mikropočítače (mikrokontrolery) jako je 8051 a podobné. Tyto procesory obvykle paměti ROM, PROM, EPROM a EEPROM* neobsahují. Paměti RWM jsou realizovány ve formě několika registrů pro všeobecné použití. Jejich rychlost je srovnatelná s ALU. *správně by se tyto paměti měly označovat RAM ROM atd.

Jednočipové mikropočítače Jednočipové mikropočítače mohou mít na čipu umístěny paměti ROM nebo EPROM jejichž kapacita bývá 8 KB. Dále tam mívají umístěny paměti RWM jejichž kapacita bývá běžně 256 B. Jejich pracovní rychlosti jsou srovnatelné s rychlostí ALU. S jejich zpožděním nemusíme počítat, protože jsou obsluhovány přímo mikroprocesorem umístěným na stejném čipu.

Operační paměť Jako operační paměť se obvykle používají polovodičové paměti, které se dělí na paměti jen s možností čtení a na paměti s možností čtení i zápisu s libovolným přístupem RWM RAM. Tato paměť je umístěna na základní desce počítače. Pokud bude dále používán jen výraz paměť, bude tím míněna vždy operační paměť.

Paměti jen s možností čtení Mohou to být paměti : ROM - program v nich je neměnný a je dán výrobcem maskou při výrobě (jsou určeny pro velkosériovou výrobu, jsou tím pádem jsou levné) PROM - v programovacím zařízení si paměť naprogramuje sám uživatel (jsou určeny pro vývoj, kusovou či malosériovou výrobu) EPROM - program lze do paměti zapsat elektrickým impulsem na programovacím zařízení a vymazat UV zářením EEPROM - paměti do kterých lze zapsat elektrickým impulsem a jiným impulsem tuto informaci vymazat Jejich rychlost je srovnatelná s rychlostí ALU.

FLASHEPROM – jsou paměti pracující na rozhraní mezi pamětmi ROM a RWM RAM. Elektrickým pulsem se dá zapsat, případně přepsat záznam. Navíc při výpadku napájení záznam zůstává.

Paměti s možností čtení i zápisu Nazývají se RWM RAM a dělíme je na statické a dynamické. Statické paměti jsou složité a nejsou tak rozsáhlé. Nemají však omezení jako paměti dynamické. Jejich rychlost je různá. Staré paměti bývají výrazně pomalejší. Pomalé paměti značně omezují rychlost práce mikroprocesoru. Dynamické paměti jsou jednoduché a rozsáhlé. Paměť je založena na kapacitě paměťového kondenzátoru každé paměťové buňky. Tato paměť potřebuje proto díky svodu často obnovit tento náboj kondenzátorů (refresh). V této době však není přístupná.

Vnější paměti Jsou to obvykle paměti optické či magnetické a připojují se k počítači přes I/O obvody. Rychlost je sice malá, ale kapacita prakticky neomezená.

Univerzální procesor

Univerzální mikroprocesor Je to integrovaný obvod s vysokým stupněm integrace. Obsahuje tisíce až miliony tranzistorů. Tvoří ho ALU, řadič a registry (viz následující text). Registry jsou tvořeny skupinami klopných obvodů, které slouží k uchování informace, kterou mikroprocesor právě zpracovává

Blokové schema mikropočítače Procesor se skládá vlastně z těchto částí: Řadiče ALU Registrů (nejsou zobrazeny)

Velikost registrů procesoru Velikost registrů závisí na procesoru : 8bitový procesor - 1 registr má 8 klopných obvodů 16bitový procesor - 1 registr má 16 klopných obvodů V některých případech má mají procesory i jinou velikost registrů. Tak například 8bitový procesor má i 16bitové registry a to pro potřeby adresování. To z toho důvodu, že pomocí 8 bitů by mohl adresovat jen 256 adres, kdežto se 16 bity již adres.

Řadič generuje všechny potřebné signály pro spolupráci všech jednotlivých částí. Tyto řídící signály umožňují vlastní spolupráci mikroprocesoru s dalšími obvody a umožňují obsluze i přímo zasahovat do činnosti mikroprocesoru (RESET - nulování). ALU pak provádí veškeré aritmetické nebo logické operace. Program a data se zapisují do operační paměti včetně různých mezivýsledků.

Činnost mikroprocesoru Instrukční cyklus je definován jako časový interval potřebný k výběru a vykonání instrukce. Během výběru instrukce z operační paměti programu je instrukce postupně načtena, při čemž první byte instrukce je vždy operační znak, který je uložen do registru instrukce. Ten v registru instrukce zůstává po celý instrukční cyklus. Mikroprocesor pracuje synchronně s cyklickým průběhem t.j. načte instrukci, provede požadovanou instrukci, vyžádá si další instrukci. K tomu potřebuje časovou kontrolu, kterou zajišťují hodinové impulsy - takty.

Současně je operační znak dekódován v dekodéru instrukce a převeden na posloupnost jednotlivých činností. Interval mezi dvěmi po sobě jdoucími hodinovými impulsy nazýváme periodou hodinových impulsů. Jeden instrukční cyklus potřebuje obvykle několik hodinových cyklů. Například u mikroprocesoru 8080 je pro různé instrukce třeba hodinových impulsů. U procesoru 8081 pak 12 hodinových impulsů apod. Bez pomoci dalších obvodů jako je časování (hodiny), paměťové obvody, obvody I/O však většinou nemůže mikroprocesor fungovat.

Řadič Řadič (control unit či controller) koordinuje všechny funkce mikropočítače a má 3 úkoly: řídí pořadí v němž jsou prováděny instrukce dekóduje instrukce a v případě potřeby je modifikuje (v případě skoku v programu) vysílá do ostatních částí mikropočítače všechny číslicové řídící signály potřebné pro provádění instrukcí

Výstupy jsou spojeny s adresovými vodiči, které vedou k paměti mikropočítače. Obsah paměti (jen však operační znak) je přiveden do registru instrukce v řadiči kam se instrukce zapíše a setrvá až do úplného ukončení instrukce. Dekodér instrukcí instrukci dekóduje a předá do generátoru řídících impulsů, která instrukce se má provést. Generátor řídících impulsů pak vysílá v určité časové posloupnosti řídící impulsy do ostatních částí mikroprocesoru a mikropočítače. Tím umožní provádění programu. Je-li 1bytová instrukce provedena, nebo jsou potřebná k jejímu vykonání další data (2 - 3 bytová instrukce) zvýší se vždy číslo adresy v paměti o 1 (t.j. zvýší se vždy obsah programového čítače - PC o 1).

Činnost řadiče Data přicházejí na vstup registru instrukcí a registru adresy instrukce.

Činnost řadiče Jako prvý je vždy operační znak (OZ), který se zapíše do registru instrukce, kde zůstává až do ukončení instrukce !

Činnost řadiče Z registru instrukce je OZ přenesen do dekodéru instrukce, kde se zjistí zda se jedná o instrukci : 1bytovou 2bytovou 3bytovou

Činnost řadiče Dekódované příkazy jsou postupně generovány generátorem řídících impulsů v požadovaném pořadí! V případě 1bytové instrukce se tím tato instrukce ukončí a začíná se natahovat další OZ

Činnost řadiče V případě 2bytové instrukce činnost pokračuje tím, že se zapíší data do nižších řádů registru adresy instrukce. Tím se tato instrukce ukončí a začíná se natahovat další OZ

Činnost řadiče V případě 3bytové instrukce činnost pokračuje tím, že se zapíší data do vyšších řádů registru adresy instrukce. Tím se tato instrukce ukončí a začíná se natahovat další OZ

Registr adresy instrukce obsahuje číslo hodnoty adresy. Po RESETu (vynulování) se nastavuje počáteční číslo v registru (ne vždy však 0000 H).

ALU Je to část mikroprocesoru, kde se provádí jednak výpočty, porovnání a jednak logické operace (logický součet, součin, negace, posuv). Operace se zde provádějí na nejnižší úrovni na základě sčítání a odečítání. Operace jako násobení a dělení není možno realizovat jinak než základními operacemi (u jednoduchých 8bitových procesorů). Jádrem ALU je operační blok, kde se zpracovávají operandy a výsledek se předává k dalšímu použití (buď zpracování či přenosu) obvykle do střadače (akumulátoru).

Registr příznaků V registru příznaků (Flag register) se nastavuje každý z příznaků do 1 (dále jen H) nebo 0 (dále jen L) podle výsledku operace. Běžně používané příznaky jsou : znaménko - Signum přenos -Carry - při přetečení střadače nula -Zero - má-li výsledek hodnotu 0 parita -Parity - při liché či sudé paritě dle konstrukce poloviční přenos - pro práci v kódu BCD -Auxiliary carry

Činnost ALU Činnost ALU je možno si velmi zjednodušeně vysvětlit na součtu dvou čísel A a B. Procesor adresuje paměťové místo a příkazem pro čtení dat se vybaví na vstupu číslo A z paměti.

Činnost ALU Signálem, který si pracovně nazveme X1 se toto číslo přepíše do střadače. Výstupem ze střadače se dostane číslo A na jeden vstup operačního bloku.

Činnost ALU Procesor adresuje nové paměťové místo, příkazem pro čtení vybaví na vstup ALU číslo B. Číslo je přivedeno na vstup střadače a současně na druhý vstup operačního bloku. Do střadače se však nepřepíše.

Činnost ALU Informací X2 se navolí v operačním bloku součet (Σ). Součet je přiveden na druhý vstup střadače.

Činnost ALU Druhým signálem X1 se přepíše součet do střadače. Ze střadače je součet veden na výstup dat. Současně s druhým zápisem do střadače je proveden zápis z operačního bloku do registru příznaků.