Jednostka arytmetyczna, zwana również jednostką arytmetyczno-logiczną (ALU), jest składnikiem jednostki centralnej (CPU). Jest często określany jako „silnik” procesora, ponieważ umożliwia komputerowi wykonywanie obliczeń matematycznych, takich jak dodawanie, odejmowanie i mnożenie. Jednostka ALU wykonuje również operacje logiczne, takie jak „I”, „LUB” i „NIE”. Jednostka arytmetyczna współpracuje z tablicą rejestrów, która przechowuje dane podczas przetwarzania dowolnej z tych operacji. Jednostka arytmetyczna składa się z wielu połączonych ze sobą elementów, które są przeznaczone do wykonywania określonych zadań.
Niektóre jednostki centralne składają się z dwóch elementów, jednostki arytmetycznej i jednostki logicznej. Inne procesory mogą mieć jednostkę arytmetyczną do obliczania operacji stałoprzecinkowych i inną jednostkę AU do obliczania obliczeń zmiennoprzecinkowych. Niektóre komputery PC mają oddzielny układ zwany koprocesorem numerycznym. Ten koprocesor zawiera jednostkę zmiennoprzecinkową do przetwarzania operandów zmiennoprzecinkowych. Koprocesor zwiększa prędkość działania komputera ze względu na zdolność koprocesora do wykonywania obliczeń szybciej i wydajniej.
Operacje są przetwarzane, gdy dane są ładowane do jednostki arytmetyczno-logicznej z jednego z wejść procesora lub rejestrów procesora. Rejestr jest częścią ogólnego aparatu pamięci komputera, który przechowuje dane. Dane zawarte w tych rejestrach można odzyskać znacznie szybciej niż z innych miejsc przechowywania. Jednostka sterująca jest częścią wewnętrznego działania procesora i przesyła instrukcje do jednostki sterującej arytmetyki. Instrukcje zazwyczaj składają się z kilku części. Ogólnie rzecz biorąc, istnieje kod operacji, co najmniej jeden operand, aw niektórych przypadkach kod formatu.
Kod operacji lub kod operacji instruuje jednostkę arytmetyczno-logiczną, na której operacji należy wykonać. Operandy informują jednostkę ALU o lokalizacji danych i adresie, z którego można pobrać informacje. Posiada również różne funkcje, które mają być używane w obliczeniach, takie jak odejmowanie lub porównywanie logiczne. Kod formatu jest zwykle używany z kodem operacji i może informować słowo instrukcji maszynowej zmiennoprzecinkowej lub stałoprzecinkowej jednostki ALU.
Typowe zadania wykonywane przez jednostkę arytmetyczno-logiczną obejmują dodawanie i odejmowanie, mnożenie i dzielenie oraz testy logiczne. Jednostka ALU wykonuje również porównania i operacje przesunięcia bitowego. Przesuwanie bitów to proces związany z przenoszeniem najmniejszych ilości informacji (bitów) obsługiwanych przez komputer. Bity są grupowane razem, tworząc słowa o rozmiarze od 32 do 64 bitów.
Jednostki arytmetyczne można zaprojektować do wykonywania praktycznie dowolnych obliczeń. Do bardziej złożonych operacji potrzebne są droższe jednostki ALU. Te jednostki arytmetyczne są zwykle większe i wymagają więcej miejsca i mocy. Mniejsze jednostki arytmetyczne mogą wykonać obliczenia, ale ich wykonanie zajmie więcej czasu ze względu na wiele etapów przetwarzania formuły.