加法机

一、全加器

        

                加法器_加法机

    在上图中,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”。

    全加器的复杂之处在于,当它被连接到一个电路中的时候,不知道A、B和Ci将会是什么,它们是0还是1。所以,根据实际的情况来安排响应的输出,这就是全加器存在的价值和意义。经过仔细分析,三个比特(A、B和Ci)相加,有8种可能的情况,分别是:

                0 + 0 + 0

                     0 + 0 + 1

                     0 + 1 + 0

                     0 + 1 + 1

                     1 + 0 + 0

                     1 + 0 + 1

                     1 + 1 + 0

                     1 + 1 + 1

    全加器操纵的是0和1,初次之外别无他物。这意味着,如果你把它和逻辑的真假、开关的闭合与断开相比较的话,很相似。这样,如果要构造全加器,从这些特定的输入得到合适的输出结果,开关电路是个不错的选择。

                    全加器输出端S的真假值表

            加法器_加法机_02


                    全加器进位Co的真值表

                加法器_全加器_03


    根据学习的逻辑学和逻辑电路的知识,为了从真值表得到逻辑表达式,实际上我们只需要考虑那些输出为“1”的行,也就是上面两张表中颜色较深的那些行。这样,把上表那些使得S为1的行挑出来,写出逻辑表达式:

        S=A'B'Ci + A'BC' + AB'C' + ABCi

    接着,把那些使得进位Co为1的行也挑出来,也写出逻辑表达式:

        Co =A'BCi + AB'Ci + ABCi' + ABCi

    上面从根本上解决了制造一个全加器所需要的所有技术,使用的都是最基本的逻辑门电路。

             加法器_全加器_04   

                        全加器结构

    上面全加器设计简化后的设计如下图:


            加法器_全加器_05


二、加法机

    把所有的全加器连接在一起、封装到一起的时候,我们就会看到一个完整的加法机。

        加法器_加法机_06


    有了全加器,解决了二进制加法过程中每一列的计算问题,那么,我们可以搞一大堆全加器,根据被加数和加数的比特数,把它们串联起来组成一个完整的加法电路。