物理

关于小型计算器的内在结构介绍

8月8日更新了减法器原理

$\huge{不是讲我的世界的红石！！！！不要问我水电梯一类的问题！！！！}$

来答题啊，有收藏可得，毕竟除了学还要思考，文中有小问题等你来答

(为了结构简单使用我的世界进行电路介绍(数字电路！不是模拟电路！)勿举报！！！最后造出来的计算器也不是正常我们用的按键式的，而且只能算加法......但是也许能帮到想要手搓CPU的你对罢)

$\huge{为什么没人看！！！}$

呜呜呜，拿pad的时间实在是少，和电脑重合不了，更不了一点。

(想要了解用符号表示的电路其实可以去steam的图灵完备游戏里看看，就是有点贵，70RMB，不过B站上有可以白嫖的

搜图灵完备，电脑网页上第一行就有，不过要用夸克下载，记得准备好帐号)

上车，准备出发！

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1.三种基础门电路

• 结构图，从左到右分别是非门，或门，与门。

•  非门，输出(S)与输的关系如图所示，是相反的。1变成0，0变成1。

真值表：      A | S

                0 |  1

                1 |  0

• 或门，两个输入中有一个是1的就输出1，一般会被忽略。

真值表：       A | B | S

                0 | 0  | 0

                0 | 1  | 1

                1 | 0  | 1

                1 | 1  | 1

与门，只有两个输入都是1才输出1。可以通过将两个输入通过非门之后通过与门，输出的结果再通过非门得到。

真值表：       A | B | S

                0 | 0  | 0

                0 | 1  | 0

                1 | 0  | 0

                1 | 1  | 1

嘿嘿嘿，看这么多，晕不晕？别急，后面还有更多叫人脑子发晕的东西哦～

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2.半加器与全加器

• 在了解半加器之前，我们要先了解异或门，他大概长这个样子。

• 异或门的输出规则是两边输入相同的情况下不输出。

真值表:            A | B  | S

               0 | 0  | 0   

               0 | 1  | 1

               1 | 0  | 1

               1 | 1  | 0

思考：异或门还有另一种表达形式，请你在评论区打出来，第一个打出来对的有五个藏，第二个四个藏以此类推

• 了解了异或门之后，我们就可以学习如何制作半加器了，制作半加器需要一个异或门与一个与门，输出结果如下(左边是十位，右边是个位)：

是不是感觉要长脑子了？这就对了～

下面更难哦～

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• 一般我的世界中有两种加法器，横式加法器就是将两个上面讲的半加器串联额外引出一条进位线并将两个半加器的进位进行或门运算。图中的是竖式的，它与横式不相上下，使用哪种仅凭你的意愿。它的真值表相信大家都能想到，就不写出来了。

思考：它的真值表是什么？使用AB$C_{n}$输入，S$C_{n+1}$输出，这个比较简单，只有第一个对的有一个藏。

如果将多个一位加法器并接(将低位加法器的进位输出线连接到高位加法器的进位输入线)，就得到了一个多位加法器，图中的是四位加法器。

还是很难......

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接下来我们要制作的是减法器，虽然跟题目没什么关系，但是还是很重要的。

首先我们要知道反码，补码的概念。

反码，首先要判定符号位，如果是正数就不管他，是负数就将所有除了符号位的位取反，就是通过非门。

然后是补码，补码是在反码的基础上的，补码也要判定符号位，如果是正数仍然不变，如果是负数就加一。

例：                         反。                       补

10011011。      11100100。        11100101(-29,-100,-101)

00111111。      00111111。        00111111(63,63,63)

01001010。      01001010。        01001010(72,72,72)

11011000。      10100111。        10101000(-88,-39,-40)

知道了反，补码的概念，接下来我们要推出一个公式：

[A]补+[-B]补=[A-B]补

由于目前AB都是正数，且S也是正数，所以我们只有B需要处理，我们只需要将减数取反并加一就行了。

具体实现就是两个全加器并接，前段全加器一个输入减数，一个输入常量1，后端全加器一个输入前段全加器的输出，一个输入被减数就好了。

简不简单？

emmm......

我承认，还是挺难的。