算术单元构造

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算术单元构造
前言
一、加法器
二、减法器

前言

通过上一节的内容，我们已经了解了如何“创造”出我们最基本的模块——与、或、非门，并使用这些基本模块构建出了与非门、或非门、异或门等。

在这一节中我们将构建计算机最主要的功能模块——计算。众所周知，计算机干的工作就是计算功能，所以我们通过计算的原理来来构建算术单元。

一、加法器

加法器的构造解释有很多，大多都是从加法的一个实例来解释。有人会产生困惑，为什么自己手算很流畅的加法竖式，但是在转换成电路设计的时候还是理解不了为什么要这样设计？
这里我认为是我们的思维还没有从改变过来。在我们学习的开始，我们也是一步一步走过来的，我们需要先算两个数的相加，然后判断是否进位，最后是进位符号是否参与运算。或许是我们经过多年的计算已经把这样的流程自然而然一步到位，但是电路设计还是要一步一步来设计，分而治之。

半加器构造图如下：

为了降低电路对我们理解上的困惑，我们会对电路进行封装，然而接口是对应的。如果对电路内部好奇，想知道它的全貌，那就把封装电路替换成真实电路即可。

全加器构造图如下：

carry 表示进位

8位串行加法器构造图如下：

4位并联加法器构造图如下：

二、减法器

学过计算机组成原理的知道减法可以变相的看成加法的运算。所以在计算减法时我们可以把输入B的原码进行取反，进位变成1，这就是我们的减法器了。使用开始构造的加法器进行改造吧！

8位减法器构造图如下：

上面的电路图可以计算A-B,图中计算了1-2这个例子的计算结果，其中结果是补码的形式。

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