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Rechenwerk

 

(arithmetisch-logische Einheit, engl. arithmetic logical unit, Abk. ALU), Funktionseinheit eines Prozessors, die Daten verarbeitet, indem sie Rechenoperationen oder logische Operationen ausführt. Sie wird dabei von Registern unterstützt. Typische Operationen des Rechenwerks sind arithmetische und logische Verknüpfungen, Komplementbildung, Vergleichen und Runden von Werten sowie das Schieben von Bitmustern, verbunden mit Veränderungen der Bits bzw. der Register.

 

Die zu verarbeitenden Daten erhält das Rechenwerk aus dem Arbeitsspeicher. Es schreibt die Ergebnisse der Verarbeitung dorthin zurück. Die Aktivitäten des Rechenwerks sind gleichbedeutend mit der Befehlsausführung im engeren Sinne.

 

Bei den herkömmlichen Computern mit einer Von-Neumann-Architektur bildet das Rechenwerk gemeinsam mit dem Steuerwerk den Prozessor. Das Steuerwerk versorgt das Rechenwerk mit Daten sowie mit Steuersignalen für die einzelnen Operationen. Zudem leitet es die verarbeiteten Daten weiter. Multiprozessorsysteme verfügen - entsprechend der Anzahl ihrer Prozessoren - über mehrere Rechenwerke, die parallel arbeiten können; dies erlaubt die zügige Erledigung spezieller Berechnungen, etwa der von Matrizen.

 

Ein Rechenwerk setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen, aus Volladdierern, Halbaddierern, Addierer-Subtrahierern, Multiplizierern, Dividierern und logischen Gattern. Diese Elemente werden auch Werke (Addierwerk usw.) oder Rechenwerksprozessoren genannt. Ihre genaue Ausführung hängt davon ab, welches Datenformat und welche Zahlendarstellung benutzt werden. Die Rechenwerksprozessoren sind heute integrierte Bestandteile des Prozessor-Chips und dort i. d. R. mehrfach vorhanden; sie arbeiten dann parallel. Die hohe Integrationsdichte und die sehr weit gehende Miniaturisierung heutiger Prozessoren ermöglichen äußerst kurze Schaltzeiten und hohe Verarbeitungsleistungen der Rechenwerke.