05 算术逻辑单元
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计算机不仅用来存储数字,更重要是运算数字,ALU就是负责运算的部件,ALU包括一个算数单元和一个逻辑单元, 本节主要介绍算数单元中,负责数字操作; 01 今天主要是加法的运算,可以用晶体管做,但为了直观使用逻辑门;最简单加法有两个输入和一个输出, 1为true和o为false,0+0=0,0+1=1,1+0=1都符合xor逻辑门结果; 1+1=10,输入两个,输出也两个1,通过xor得到0与and得到1实现,并保证前三个也可以顺利实现。将这个电路包装起来就是半加器。 半加器解决了进位问题,但处理超过1+1的运算需要全加器。 用两个半加器与一个xor来构造全加器输出10两个线路 8位数计算可以半加器串联七个全加器,来进行八位数的加和,输出九位数输出线。但是如果出现溢位,会造成乱码。可以串联更多全加器来进行更多位数的计算,避免情况发生。 另一个问题是进位需要一点时间。但现代每秒几十亿次运算下,采用新的加法电路。 超前进位加法器,更快。ALU也可以处理8种操作。一般没有乘除法,简单的alu通过多重的加法来取代,这需要更多的逻辑门。一般简单的电器,微波炉,遥控器使用简单alu。 昂贵的电子设备有专门的乘除法模块单独处理,如手机电脑等。
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02逻辑单元 主要进行逻辑操作,比如前面四个基本逻辑,也可以进行简单数值判断,比如判断正负。 将alu进行包装为v,通过四位数操作代码告诉alu进行什么种类的操作, alu还会输出一些标志,溢位标志(连溢位的那根线),相等(是否归零)正负(两数相减,看正负),大小(两个相减看
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