โปรแกรมและอุปกรณ์ที่ใช้ตรรกศาสตร์เข้ามาช่วย
โปรแกรมและอุปกรณ์ที่ใช้ตรรกศาสตร์เข้ามาช่วยมีมากมายหลายอย่างเราได้ทำตัวอย่างมาบางกรณีดังต่อไปนี้
CPUกับตรรกศาสตร์
CPU (Central Processing Unit) หรือ โปรเซสเซอร์ (Processor) คือ ส่วนหนึ่งของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีหน้าที่ควบคุมการทำงานของส่วนอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว ซีพียูจะประกอบไปด้วย หน่วยควบคุม (Control Unit), หน่วยประมวลผลคณิตศาสตร์และตรรกศาสตร์ (Arithmetic and Logic Unit; ALU) และหน่วยความจำ ได้แก่ รีจีสเตอร(Register), แคช (Cache), แรม (RAM) และรอม (ROM)
โครงสร้างภายใน
ในปี 1971 อินเทลได้ผลิตซีพียูรุ่น Intel 4004 ออกจำหน่ายเป็นเจ้าแรก โดยบรรจุทรานซิสเตอร์ 2,300 ตัว แต่ถึงวันนี้ซีพียูเพนเทียมโฟร์ สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้มากถึง 55 ล้านตัวเลข ปกติแล้วซีพียูหนึ่งตัวจะประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กมากเป็นจำนวนลานๆตัว ที่ถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการที่ซับซ้อน เพื่อสร้างวงจรลงนบแผ่นซิลิกอนบางๆขนาดเล็กพร้อมเส้นทางเชื่อมต่อ ซึ่งทรานซิสเตอร์ขนาดจิ๋วเหล่านี้จะเก็บสัญญาณไฟฟ้าที่แทน 0 และ 1 ซึ่งก็คือรหัสไบนารี่ หรือเลขฐาน 2 ซึ่งเป็นภาษาที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการติดต่อสื่อสาร โดยทั้งหมดนี้จะมีการใช้สัญญาณนาฬิกา จากผลึกคริสตัลเป็นตัวสร้างความถี่เพื่อกระตุ้นการทำงาน
หน่วยประมวลผล
หมายถึงอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ประมวลผลคำสั่ง เปรียบเสมือนสมองของคอมพิวเตอร์ ที่ผู้ใช้ป้อนคำสั่งให้โดยผ่านทางอุปกรณ์รับข้อมูล หน่วยประมวลผลหรือเขียนเต็มๆก็คือ การประมวลผลเป็นหน้าที่หลักของซีพียู ซึ่งการประมวลผลนี้จะรวมทั้งการคำนวณและการจัดการข้อมูล สำหรับการคำนวณจะใช้วงจรเฉพาะที่มีชื่อว่า ALU Arithmetic and Login Unit และมีวงจรควบคุม CU Control Unit เป็นผู้ดูแลการทำงานของซีพียู
โครงสร้าง จะประกอบด้วยส่วนต่างๆดังต่อไปนี้
1.หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และตรรกะ ALU : Arithmetic and Logic Unit หน่วยที่ทำหน้าที่นำเอาข้อมูลที่เป็นตัวเลขฐานสอง มาประมวลผลทางคณิตศาสตร์ เช่น การบวก การลบ และการเปรียบเทียบในเชิงตรรกะ เช่น AND OR NOT Exclusive OR และการทำคอมพลีเมนต์ เป็นต้น
2. หน่วยควบคุม CU : Control Unit หรือวงจรควบคุม Control Circuitry ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของซีพียูและจัดสรรสัญญาณนาฬิกาส่งออกไปให้ส่วนต่างๆ อ้างอิงในการทำงาน
รูปแสดงโครงสร้างของสถาปัตยกรรมภายในซีพียู
หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์และตรรกะ
ซีพียูจะใช้หน่วย ALU ในการคำนวณหรือประมวลหรือ ผลข้อมูล/ ชุดคำสั่ง ส่วนคำนวณทำหน้าที่หลักๆ สองประการคือ ประการแรกทำการบวก ลบ คูณ และหาร ซึ่งนอกจากหน่วย ALUจะทำหน้าที่เป็นเครื่องคำนวณในการบวก ลบ คูณ หารตัวเลขแล้ว ยังมีความสามารถในเชิงตรรกศาสตร์อีกด้วย โดยสามารถเปรียบเทียบเงื่อนไขตามกฎเกณฑ์ทางคณิตศาสตร์ เช่น เปรียบเทียบจำนวน 2 จำนวนตามเงื่อนไข มากกว่า น้อยกว่า เท่ากัน หรือไม่เท่ากับ เพื่อให้ได้
คำตอบออกมาว่าเงื่อนไขนั้นเป็นจริง T หรือเท็จ F เป็นต้น ซึ่งรูปแบบของการคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะ จะอยู่ในรูปของเลขฐานสองหรือข้อมูลแบบไบนารี่ สามารถทำการบวก เพื่อรวมข้อมูลของรีจีสเตอร์ 2 ตัวเข้าด้วยกัน นอกจากนี้ยังมีวงจรสำหรับทำการลบได้โดยตรงอีกด้วย
รูปแสดงหน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์หรือ ALU