在计算机中,二进制数是以补码的形式进行运算的。
这样做的目的,是为了用统一的方式,来进行有符号数的加减法运算,使得硬件复杂度最小化。
关于补码的运算规则比较复杂,这里不多展开。
江寒首先要实现的,是最简单的“半加器”。
其功能十分简单,就是实现两个二进制位的加法。
之所以叫“半加器”,是因为输入只有两个,不考虑其他运算产生的进位。
它的两个输入位,只允许传入两个1位的二进制数:1或者0。
输出的运算结果,也有两个二进制位。
一个叫sum位,表示“和”;另一个则是carry位,保存着“进位”信息。
比如……
输入:【1,1】,则输出【1,0】
输入:【1,0】,则输出【0,1】
输入:【0,1】,则输出【0,1】
输入:【0,0】,则输出【0,0】
输出中,前面的是carry位,后面的是sum位。
如果单看sum位的取值,这不就是把输入进行了xor(异或)运算的结果吗
再看carry位,它的取值也很有规律,就是个and(与)逻辑。
没错,就是这么简单。
只要将一个“异或门”,并联上一个“与门”,一只半加器就做成了。
做好了这只半加器后,江寒又将其改造了一下。
为了缩减工艺难度,统一基本元器件的种类,可以只用“与非门”,去实现所有的逻辑运算。
江寒很快就完成了这个计划。
毕竟一只“半加器”的构造,实在很简单。
当然,这里也可以使用“异或门”或其他什么门,效果都差不太多,没什么本质的区别。
江寒试着将这只半加器扔进了“回收站”。
也不知道,这么简单的“半加器”,到底值多少积分
结果没什么惊喜,只有可怜的1.6分,远远不能保本。
好吧,继续改进。
接下来,江寒将“半加器”改造成了“全加器”。
和“半加器”相比,“全加器”只多了一个输入位。
也就是说,输入端包含了3个二进制位。
之所以这么做,是考虑到了来自其他数位的进位。
“全加器”有多种设计。
最简单的设计,可以用两个“半加器”,加上一个“或门”来实现。
多个“全加器”级联,就成了“多位全加器”,也叫“加法器”。
随后,江寒还实现了另一个基本运算器件:“增量器”。
“增量器”的功能只有一个,给输入的数据加1。
随后,在以上工作的基础上,就可以打造出可运算n位二进制数的“加法器”了。
但在实现之前,江寒再次打开“商品列表”,买了几张“空白图纸”。
这玩意是他前几天翻阅元件列表时,无意中发现的。
其功能也很简单。
将其与任何作品一起回收,系统都会自动生成对应的图纸,并将其收纳于【图纸列表】中。
说实话,江寒对这个功能还是挺欣赏的。
尽管要多花一些积分,但至少省了手绘图纸的麻烦。
江寒将一只“与非门”和空白图纸一起扔进了【回收站】。
点击了确认以后,作品与空白图纸同时消失。
几乎与此同时,图纸列表更新了,多出了一个《与非门》的条目。
这样,以后再构建复杂元器件时,就不用每一个“与非门”都手搓了。
代价只是稍微多花一点点积分而已。
江寒试验了一下,发现自动构建一个“与非门”,需要花费27.2分。
这个电路只需要5个晶体管,价值25分;导线等等算0.2分。
这样,江寒只需要额外多花费不到8%的积分,就可以自动化生产基本部件,从而避免了大量的重复性机械劳动。
接下来,他又将“半加器”、“全加器”、“增量器”……全都制作成了图纸,留待以后使用。
没办法,谁还没有一点儿收集癖呢
接下来,江寒就让系统帮忙,大批量生产“与非门”。
点开图纸列表,然后手指飞速点动:【与非门】、【确认】、【与非门】、【确认】……
十分钟后,工作台上已经出现了一大堆“与非门”电路。
与手工打造相比,自动构建的与非门有一个明显的优点:规格、造型都极为统一。
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