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[导读]半加器+半加法和全加法是算术运算电路中的基本单元,它们是完成1位二进制相加的一种组合逻辑电路。

半加器+半加法和全加法是算术运算电路中的基本单元,它们是完成1位二进制相加的一种组合逻辑电路

一位加法器的真值表见表1.1;由表中可以看见,这种加法没有考虑低位来的进位,所以称为半加。半加器就是实现表1.1中逻辑关系的电路。被加数A加数B和数S进位C0000011010101101

全加器

全加器能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加,并根据求和结果给出该位的进位信号。根据它的功能,可以列出它的真值表。

半加器和全加器的区别

1、半加器

在数学系统中,二进制加法器是它的基本部件之一。

半加器(半加就是只求本位的和,暂不管低位送来的进位数)的逻辑状态表

半加器和全加器的原理及区别(结构和功能)

其中,A和B是相加的两个数,S是半加和数,C是进位数。

2、全加器

当多位数相加时,半加器可用于最低位求和,并给出进位数。第二位的相加有两个待加数和,还有一个来自前面低位送来的进位数。这三个数相加,得出本位和数(全加和数)和进位数。

半加器和全加器的区别主要是半加器没有接收进位的输入端,全加器有进位输入端,在将两个多位二进制数相加时,除了最低位外,每一位都要考虑来自低位的进位,半加器则不用考虑,只需要考虑两个输入端相加即可。

半加器是实现两个一位二进制数加法运算的器件。它具有两个输入端(被加数A和加数B)及输出端Y。全加器是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路,称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位,并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。

本文主要介绍半加器和全加器,通过逻辑电路和其真值表了解它们的原理,以了解单片机、CPU是怎么工作的。在进入这个主题之前,要先了解布尔逻辑和逻辑门,这对本文的阅读,或者阅读其他数字电路资料非常重要。

什么是加法器?

加法器是一种计算器,用于将两个二进制数相加。这个计算器不是指带有按钮的计算器,这是一种可以与许多其他电路集成以实现广泛应用的电路。有两种加法器:

1. 半加器

2. 全加器

半加器

在半加器和其它逻辑门的帮助下,我们可以设计能够执行简单加法的电路。

让我们先来看看一位二进制的加法。

0+0 = 0

0+1 = 1

1+0 = 1

1+1 = 10

一位二进制加法器是最小单元,上面的算式可以看到1+1=10,有2位输出。

因此,上述加法算式可以写成

0+0 = 00

0+1 = 01

1+0 = 01

1+1 = 10

这里'10'的输出'1'为进位。结果显示在下面的真值表中。

先看看实现半加器的逻辑图。

从真值表和逻辑图中可以清楚地看出,这个 1 位加法器用异或门和进位的与门实现,输出“Sum”。

对于复杂的加法,可能存在多位数相加的情况。这需要更合适的加法器来帮助——全加器。

全加器

两个半加器电路可以实现一个全加器。第一个半加法器将用于将 A 和 B 相加以产生部分和。后一个半加法器用于将 CIN 与前一个半加法器产生的和相加,以获得最终的 S 输出。任何半加器逻辑产生进位,就会有一个输出进位。因此,COUT 将是半加器进位输出。看看下面全加器逻辑电路的实现。

这种类型的加法器比半加法器的实现稍微复杂。半加器和全加器的主要区别在于全加器具有三个输入和两个输出。前两个输入是加数“A”和 “B”,第三个输入是前面一步的运算进位CIN,如1+1=10,结果“10”中的“1”就是CIN,用于下一次相加运算的输入。

从上面的真值表和全加器逻辑图,我们可以看到,输出S是输入 A 与 B 的半加器运算结果和进位CIN的异或运算。我们还必须注意,只有当“A”,“B”“CIN”输入中的任意两个输入为高电平时,COUT 才会为真。

把全加器复杂的逻辑图抽象出来,用以下图来表示:

使用这种抽象类型的符号,我们把多个全加器组合,从前一个单元全加器输出一个进位,并将这个进位发送到下一个全加器,可以组成多位加法器。

在计算机中,对于多位运算,每个位由一个全加器表示。因此,要把4位二进制数相加,可以通过两个由4个全加器组合形成的多位加法器来完成。至于加法器的代码呢,小编也就不重复添加了,跟半加器的代码差不了多少,用到的依旧是“{}”位拼接符号会比较简便一些,大家可以自行编写设计。对于半加器以及加法器的应用呢,依旧是很广泛的,但是需要依赖于其它的设计,单独设计半加器,可能在现实中起不到什么很有效的作用。一般是作为加法器的基本模块,当多个加法器组合在一起的时候,就可以作为“计算器”来计算了,早期的大型计算机就是利用了无数的加法器来实现复杂的运算的。所以说,复杂的工程,缺少不了许许多多的基本的知识模块,现代如此高智能的新科技的发明依旧是站在前人的肩膀上的,而不是因为现代人比前人聪明,这个道理,大家应该要懂得。

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