2、論二進制加法器


一個簡單的二進制加法如下:

+ 0 1
0 00 01
1 01 10

 

 

 

我們現在需要把它的結果分為兩位,一個是加法位,一個是進位位。分別如下

+加法位 0 1
0 0 1
1 1 0

 

 

 

+進位位 0 1
0 0 0
1 0 1

 

 

 

進位位的邏輯跟我們上一章介紹的邏輯與門一樣,這就很好辦了。

 

加法位跟或門邏輯較相似,除了右下角的0邏輯不一樣。也跟與非門較相似,除了左上角的0的邏輯不一樣。我們把它們組合下

現在的輸入輸出情況如下:

輸入A

輸入B 或門輸出 與非門輸出 想要的結果
0 0 0 1 0
0 1 1 1 1
1 0 1 1 1
1 1 1 0 0

 

 

 

 

 

從結果中看出,可以把或門和與非門輸出進行與門邏輯組合,就得到了我們的加法位的正確輸出結果

這種組合就叫做異或門。

 

 

現在我們加法的加法位和進位位都可以用電路來表示了,現在組合成的加法器如下:

這種組合就滿足了我們對一位二進制的加法的需求,下面我們用下面這種簡單的表達方式表達上面的加法器,比較簡單明了:

為什么叫半加器呢,因為目前位置它只能計算一位的加法,而大多數情況下,我們需要計算多位的二進制加法,它現在還不成熟。

 

多位加法中,除了第一位,后面每一位的加法都可能跟前面1位的的進1數進行相加。因此除了計算它本身的加法外,還要跟進位進行相加。我們現在把邏輯組合如下

現在我們可以得出一個完整的二進制加法中任意一位的邏輯了。既然它成熟了,我們可以把它叫做全加器了。如下:

一個全加器就完成了。

每個全加器的進位輸出都是都是后面一位的進位輸入,一個串一個,第一個加法的進位輸入為0.最后一個進位輸出,判斷有沒溢出。

以8位為單位,我們也可以做16位加法,只要兩個8位相連就可以了。

 

每個與門,或門,與非門都需要兩個繼電器。一個異或門需要6個繼電器,一個半加器由一個異或門和一個與門組成,那就是8個繼電器。每個全加器由兩個半加器和一個或門組成,所以需要18個繼電器。而我們計算一個經常使用的8位加法的時候,我們就需要144個繼電器。


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