计算机是怎么进行加法运算的?

在我小时候的印象里,对于计算机的认识就是黑客帝国里面那种充斥0和1的绿色屏幕,后来知道了计算机的一切一切都是基于二进制,那么怎么能从简单的二进制变为现在这些网络世界的,现在我们来一起设计一个二进制的加法器吧


为什么我戴墨镜看着像个瞎子= =

首先了解基本的逻辑门

简单的只有0和1是组成不了什么东西,记得小学的科学课上让我们动手去用开关连接灯泡吗?

这些就是计算的重要组成部分----逻辑门。分别对应非、或、与。

将与或与非门组成会产生或非门和与非门

分析二进制的加法

为什么计算机不用我们熟知的十进制运算而是用二进制,因为十进制需要记住10以内的加法表。但是二进制你只需要知道

00 01
00 00 01
01 01 10

其中01和01相加会产生一个进位,所以我们设计加法器的时候需要分开计算,加和计算和进位计算。
进位计算是计算俩数的进位结果

进位 0 1
0 0 0
1 0 1

回想一下之前的逻辑门,是不是像与门,对啦!加法器就是通过与门来算俩数的进位

加和计算是计算俩数相加的结果

加和 0 1
0 0 1
1 1 0

现在再次回想一下之前的逻辑门,发现没一个是跟这个表相同,不过再观察一下你会发现,那与非门和或门的重叠处就是跟这个表一毛一样

与非门 0 1
0 1 1
1 1 0
或门 0 1
0 0 1
1 1 1

所以我们加工一下



把或门和与非门的结果再次用与们计算,结果就跟加和的输出一样了
这种设计又被称为----异或门



现在一切就绪,我们开始设计加法器吧!

加法器设计

现在有了加和器和进位器就可以设计加法器了,把想要加的俩个数同时经过或门和异或门



这样就会产生一个加和输出和进位输出。这样就完成了吗?不,只能算完成一半,这个能计算俩个数相加,但是有时候计算需要加算上一次的进位,所以应该有3个数字参与运算,所以将上面这种加法器称为半加器,简化为下图


半加器的简图.png

全加器

全加器是由半加器与与门组合,可以在计算俩个数的基础上再计算与上一位运算所产生的进位


全加器

这样就构成了一次完整的加法,全加器简化为下图

全加器简图.png

拼装

现在在把全加器拼装在一起,每一次的进位结果链接到下一次的进位,最后一位的进位结果连接上灯泡,再把每一位的加和结果连接上灯泡,第一位的进位输入用地线连接,所以第一位的进位为0


八位加法器
八位加法器简图
八位加法器简图

至此就完成了一个八位的加法器

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,905评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,140评论 2 379
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,791评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,483评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,476评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,516评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,905评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,560评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,778评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,557评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,635评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,338评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,925评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,898评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,142评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,818评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,347评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容