一个加法机的设计过程

理论基础

  • 加法机器是对人类算术过程的一种模拟(前提是需要对普通的十进制的算术运算很熟悉)
  • 将加法机做成一个盒子。盒子中有具体运算的逻辑。盒子外边留有输入数据和输出数据的接口
  • 有简单的电学相关的基础知识
  • 有相关二级制相关的知识

相关知识总结

  • 人类十进制计算的规律总结
    1. 参与计算的数的每一位要从右向左进行对齐
    2. 计算过程是从右到左进行
    3. 当相对应的每一位上数字的计算结果大于9时,就会向前进1.
    4. 当下一位上有进来的数据时候,本位上相加的数字要加上进来的数据

制造加法机需要解决的问题

  • 数据如何进行输入和输出
  • 加法机的内部是如何实现

加法机的实现过程

  • 解决数据的输入和输出问题
    使用二进制来表示具体参与运算的数字(也就是将计算的十进制转化为二进制)。数据的输入时 用电路中的开关来表示运算的二进制的每一位;开挂闭合相当于是1;开关断开相当于0。数据的输出用灯泡的亮或者暗来表示计算结果的二进制的每一位;灯泡亮来表示1;灯泡暗来表示0.


  • 加法机内部实现
    1. 首先实现二进制每一位上的加法。图中的电路叫作全加器,A和B分别是来自被加数和加数的一个比特,它们正好在同一列上;Ci是来自右边一列的进位;Co是本列产生的进位;S是本列的“和”。为了表明这个电路的用途,我们在图的中间加了一个符号“∑”。在数学中,这个符号用来表示“加”



    2. 接下来将每一位进行连接。像按列做加法一样,3个全加器串联在一起,把被加数和加数中位置相同的两个比特相加,输出结果,并将进位传递给下一个全加器。S2S1S0是两个二进制数相加后的最终结果。S3是最后一个全加器产生的进位,由于这是最后一个全加器,所以它的进位也是最终结果的一部分。


全加器如何实现的?

未完待续(会涉及到电磁学和逻辑学相关知识)

结尾鸡汤:

1.关于知识的学习,我们经常习惯于适应和被动接受知识,而不是问个为什么

2.一个好的设计,好的程序需要反复推敲。

3.一些理论知识的发现是实现具体产品的基础,但是不再继续深入研究的话,相对于最终实现的产品来说还是零

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