三极管和二极管组成的逻辑门电路，再制作一个加法器

前面转载了一篇国外牛人手工CPU的文章(最强DIY,手工CPU)有朋友蠢蠢欲动准备从三极管这个层面开始动手组装。

鉴于简化电路的需要 ，整理了一套用三极管、二极管、电阻组成的逻辑门电路，可实现2输入或3输入的AND，OR，NAND，NOR，EXOR操作。

 

 

为了便于记忆，我们把上面的每个电路用一个符号来代替

 

 

有了这套东西作为基础，我们可以进行下一步更深入的探讨，可以从做一个加法器入手。

一个简单的二进制加法如下：

 

 

我们现在需要把它的结果分为两位，一个是加法位，一个是进位位。分别如下

 

 

进位位的逻辑跟逻辑与门一样，这就很好办了。

加法位跟或门逻辑较相似，除了右下角的0逻辑不一样。也跟与非门较相似，除了左上角的0的逻辑不一样。我们把它们组合下

 

 

现在的输入输出情况如下：

 

 

从结果中看出，可以把或门和与非门输出进行与门逻辑组合，就得到了我们的加法位的正确输出结果

 

 

这种组合就叫做异或门。

现在我们加法的加法位和进位位都可以用电路来表示了，现在组合成的加法器如下：

 

 

这种组合就满足了我们对一位二进制的加法的需求，下面我们用下面这种简单的表达方式表达上面的加法器，比较简单明了：

 

 

为什么叫半加器呢，因为目前位置它只能计算一位的加法，而大多数情况下，我们需要计算多位的二进制加法，它现在还不成熟。

多位加法中，除了第一位，后面每一位的加法都可能跟前面1位的的进1数进行相加。因此除了计算它本身的加法外，还要跟进位进行相加。我们现在把逻辑组合如下

 

 

现在我们可以得出一个完整的二进制加法中任意一位的逻辑了。既然它成熟了，我们可以把它叫做全加器了。如下：

 

 

一个全加器就完成了。

每个全加器的进位输出都是都是后面一位的进位输入，一个串一个，第一个加法的进位输入为0.最后一个进位输出，判断有没溢出。

 

 

以8位为单位，我们也可以做16位加法，只要两个8位相连就可以了。

有了加法器，后面就可以考虑考虑设计一下寄存器了。