在计算机的神经中枢——CPU中,算术逻辑运算单元(ALU)堪称运算的魔术师,它使计算机能够流畅地执行加减乘除等算术运算,就像人类大脑处理数字一样。那么,这个神秘的ALU是如何施展它的运算魔法呢?
让我们深入到ALU的内部,探索其运算的秘密。首先,让我们看看图1,这是ALU的输入输出示意图,其中A和B是两个待运算的数字,F则是运算结果的载体。想象一下,这就像两个数字在ALU中相遇,产生出新的数字。
半加器,是ALU的基本构建块,如图2所示。它像一个简单的算术助手,当两个输入均为1时,它会巧妙地处理进位,这是加法运算中的关键步骤。但是,半加器只关注当前位的相加,忽视了前面位的影响。
而全加器,如图3,是个更高级的运算单元,它引入了进位的概念,能够处理两位二进制数的相加。在这里,每个全加器都能接收两个加数和一个来自低位的进位,这让多位二进制加法变得可能。
当把这些全加器串联起来,就像拼图一样,形成了一个复杂的加法网络,如图中的结构,每个低位的进位(Ci)都会传递给高位的全加器,从而实现了多位二进制数的无缝相加。这样的设计,让计算机能够快速地进行大规模的数值运算。
更重要的是,无论是减法、乘法还是除法,其实质都可以归结为加法的变形。计算机的ALU运算器,就是基于图3中的全加器电路,一步步构建起这个强大的运算平台。每一个复杂的计算任务,无论是千万位数的加减,还是复杂数的乘除,都源自于基础的二进制加法操作。
所以,尽管计算机的世界无比庞大,但其算术运算的奥秘,其实就藏在这些看似简单的电路单元中,每一次加减乘除的执行,都离不开这些基础电路的精密协作。这就是构成算术运算电路的基本单元——全加器,以及它们如何共同编织出计算机运算的精密网络。
构成算术运算电路的基本单元电路是什么?计算机为什么能像人一样进行加 ...
更重要的是,无论是减法、乘法还是除法,其实质都可以归结为加法的变形。计算机的ALU运算器,就是基于图3中的全加器电路,一步步构建起这个强大的运算平台。每一个复杂的计算任务,无论是千万位数的加减,还是复杂数的乘除,都源自于基础的二进制加法操作。所以,尽管计算机的世界无比庞大,但其算术运算...
计算机是如何算数的呢?
计算机的运算并非神秘莫测,它其实依赖于基本的逻辑门电路,如AND、OR和NOT。这些电路就像是数字世界的开关,通过组合和变化,实现了二进制数据的处理。当你亲手搭建电路模型,你会看到数据如何通过这些逻辑门进行简单的算术运算,如加法的实现就是通过一系列的逻辑门来完成的。第二步:编程入门 编程语言是...
计算机计算的原理
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《计算机与人脑》--读书笔记
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计算机的工作原理是什麽?
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CPU的工作原理2——基本门电路
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为什么计算器能够代替人们的计算?
但简单的,能够计算加减乘除的机械式计算器获得了大量的应用,它们很笨重、发出大量噪声、而且运算速度也极慢。除了办公室场景以外很少被家庭和个人所使用。第一种真正意义上用于通用数值计算的电子计算机要追溯到1946年,ENIAC(电子数字积分和计算机)的诞生。它的诞生与战争密不可分。正值二次世界大战,...
电脑各个部件的工作原理
整数处理能力是CPU运算速度最重要的体现,但浮点运算能力是关系到CPU的多媒体、3D图形处理的一个重要指标,所以对于现代CPU而言浮点单元运算能力的强弱更能显示CPU的性能。二、看参数识主板 主板是所有电脑配件的总平台,所以你在选购或使用主板时首先要了解你的主板其核心功能如何,其能支持何种类型的CPU、内存、显卡、能...
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计算器是什么原理?
电脑计算加减乘除,用二进制计算。由于电路的复杂性因素,电脑中都使用二进制数,只有0和1两个数码,逢二进一,最容易用电路来表达,比如0代表电路不通,1代表电路通畅。我们平时用电脑时感觉不到它是在用二进制计算是因为电脑会把你输入的信息自动转换成二进制,算出的二进制数再转换成你能看到的信息...