半加器由与门和异或门电路组成,“=1”所在方框是异或门电路符号,“&”所在方框是与门电路符号。这里面A和B作为输入端,因为没有考虑低位来的进位,所以输入端A和B分别代表两个加数。输出端是S和C0,S是结果,C0是进位。比如当A=1,B=0的时候,进位C0=0,S=1,即1 0=1。当A=1,B=1的时候,进位C0=1,S=0,即1 1=10。这个10就是二进制,换成十进制就是用2来表示了,即1 1=2。到了这里,你应该明白了晶体管怎么计算1 1=2了吧。
然后我们利用这些,再组成全加器。下面是一个全加器电路图,同样只支持1bit计算。Ai和Bi是两个加数,Ci-1是低位进位数,Si是结果,Ci是高位进位数。
如果我们将4个加法器连接到一起就可以计算4位二进制,比如计算2 3,那么4位二进制就是0010 0011,下表就是利用加法器计算的值。和普通加法一样,从低位开始计算。加数A代表0010,B代表0011。
结果Si:0101,就是十进制5,加法器实现了十进制运算2 3=5。
四、总结
现在我们可以想到,CPU的运算单元是由晶体管等各种基础电子元件构成门电路,在由多个门电路组合成各种复杂运算的电路,在控制电路的控制信号的配合下完成运算,集成的电路单元越多,运算能力就越强。
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