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第136章 打造算术逻辑单元

在计算机中,二进制数是以补码的形式进行运算的。

这样做的目的,是为了用统一的方式,进行有符号数的加减法,使得硬件复杂度最小化。

相关的原理比较复杂,这里不多展开。

江寒首先要实现的,是最简单的“半加器”。

其功能十分简单,就是实现两个二进制位的加法。

之所以叫“半加器”,是因为输入只有两个,不考虑其他运算产生的进位。

它的两个输入位,只允许传入两个1位的二进制数:1或者0。

输出的运算结果,也有两个二进制位。

一个叫SUM位,表示“和”;另一个则是Carry位,保存着“进位”信息。

比如……

输入:【1,1】,则输出【1,0】

输入:【1,0】,则输出【0,1】

输入:【0,1】,则输出【0,1】

输入:【0,0】,则输出【0,0】

(输出中,前面的是Carry位,后面的是SUM位)

如果单看SUM位的取值,这不就是把输入进行了XOR(异或)运算的结果吗?

再看Carry位,它的取值也很有规律,就是个AND(与)逻辑。

没错,就是这么简单。

只要将一个“异或门”,并联上一个“与门”,一只半加器就做成了。

做好了这只半加器后,江寒又将其改造了一下。

为了缩减工艺难度,统一用到的元器件,可以只用“与非门”,去实现所有的逻辑运算。

江寒很快就完成了这个计划。

毕竟一只“半加器”,实在太简单了。

当然,这里也可以使用“异或门”或其他什么门,效果都差不太多,没什么本质的区别。

江寒试着将这只半加器扔进了“回收站”,打算看看,这么简单的“半加器”,到底值多少积分。

结果没什么惊喜,只有可怜的1.6分,远远不能保本。

好吧,继续改进。

接下来,江寒将“半加器”改造成了“全加器”。

和“半加器”相比,“全加器”只多了一个输入位。

也就是说,输入端包含了3个二进制位。

之所以这么做,是考虑到了来自其他数位的进位。

“全加器”有多种设计。

最简单的设计,可以用两个“半加器”,加上一个“或门”来实现。

多个“全加器”级联,就成了“多位全加器”,也叫“加法器”。

随后,江寒还实现了另一个基本运算器件:“增量器”。

“增量器”的功能只有一个,给输入的数据加1。

随后,在以上工作的基础上,就可以打造出可运算n位二进制数的“加法器”了。

但在实现之前,江寒再次打开“商品列表”,买了几张“空白图纸”。

这玩意是他前几天翻阅元件列表时,无意中发现的。

其功能也很简单。

将其与任何作品一起回收,系统都会自动生成对应的图纸,并将其收纳于【图纸列表】中。

说实话,江寒对这个功能还是挺欣赏的。

尽管要多花一些积分,但至少省了手绘图纸的麻烦。

江寒将一只“与非门”和空白图纸一起扔进了【回收站】。

点击了确认以后,作品与空白图纸同时消失。

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