
【电】 arithmetic element
arithmetic
【计】 arithmetic expression
component; element; organ
【计】 E
【化】 element
算术元件(Arithmetic Component)是计算机硬件系统中执行基本数学运算的核心功能单元。其英文术语对应为"Arithmetic Logic Unit (ALU)"或"Arithmetic Unit",在数字电路设计中特指实现加法、减法、移位等基础运算的集成电路模块。
该元件的核心功能包括:
现代处理器中的算术元件采用超前进位加法器(Carry Look-Ahead Adder)架构,其传输延迟公式可表示为: $$ t{pd} = t{pg} + log2n cdot t{AND} + t_{XOR} $$ 其中n为操作数位宽,t代表各级门电路延迟。典型应用见于IEEE 754浮点运算单元(FPU)和数字信号处理器(DSP)的乘累加器设计。
根据《计算机组成与设计》(David A. Patterson, John L. Hennessy著)第五章论述,算术元件的性能优化主要依赖进位链缩短技术和并行处理架构。国际固态电路会议(ISSCC)2024年报导的3nm工艺ALU已实现16位加法0.21pJ/operation的能效突破。
“算术元件”是一个组合词,需分别解释“算术”和“元件”的含义,再综合理解其组合后的意义。具体分析如下:
算术(suànshù)
指数学的基础分支,主要研究实数性质及其基本运算规则(加、减、乘、除等),也指实际应用中的计算能力或学校课程中的数学科目。例如:“这道题的算术过程很复杂”“他的算术能力很强”。
元件(yuánjiàn)
指机器或仪器的基本组成部分,通常由若干零件构成,且具有通用性和可替换性。例如:“电路板上的电子元件需要定期检查”。
结合两者可推断,“算术元件”一般指用于执行算术运算的硬件或软件部件,常见于计算机、计算器等设备中。例如:
这类元件广泛应用于需要数值计算的领域,例如:
“算术元件”是结合数学运算功能的基础部件,其核心价值在于实现高效、精准的数值计算。如需更深入的技术细节,可参考计算机硬件或电子工程领域的专业资料。
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