一个故事讲完CPU的工作原理( 二 ) _CPU

“正确！”

“你这样连的话，是说最小位的输出进位就是下一位的输入进位，下一位的输出又是下下一位的输入！天啊，这跟列竖式好像。”小明惊叫。

“Absolutely!”小红回答道。

小明又拿过草稿纸，接着画起来：

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小明画图中

“把对应的每一位连到每一个adder里...”小明念念有词，“...再汇总一下输出”：

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小明画的加法器

“成了！这个东西可以算两只手加法的结果！”小明高兴极了。

“可是离6324和244675还是太远了，输入5位远远不够呀。”小红皱了皱眉头。

“不不不！你在掰手指的时候有没有发现，每多一根指头，能表示的数就会多出来一大堆，我觉得只要加那么十几个就够了！1根指头能表示2个数（0，1），2根指头四个数（0，1，2，3），3根8个...”

“是2的倍数！”小红接道，“小明，我觉得你的这个记数方法很有意思，要不叫小明式吧！”小红凝望小明的目光中有了一丝羞涩。

“二进制。”

身后忽然传来低沉的声音。两人同时回头，发现数学课代表小刚正直勾勾地盯着那张草稿纸。他好像已聆听多时了。

“叫二进制吧，我看蓝猫淘气三千问讲过这个，一模一样，蓝猫说这是二进制。”小刚补充道。

小刚的数学成绩是班里最好的，一进学而思就上的超常班。小红只能上尖子班，小明一般去网吧。

“那就叫二进制吧。”小明说。

他和小红转过身来，老师让小组讨论的时候他们就这么坐。

小刚又道：“可是，怎么造出这个one-bit-adder呢？”他的眉头皱成一团，眼镜片看起来更厚了。

小明和小红也陷入了沉默，三人一筹莫展，陷入僵局。这时，小刚的同桌，物理课代表小兰入局。

她忽然说道：“我听物理办公室的陈老师吹牛，他当年在大学里读电子工程，GPA一直是4.3，用实验室的导线开关和小灯泡就能造一个32位的加法器，不知道是怎么做到的。他还说什么与门是and，或门是or，再加一个非门not，用它们表示逻辑，就能造出世间千千万万的计算机。”

小明听迷糊了，“等会等会，什么门？金拱门？”另两人也露出迷茫的表情。

小兰从桌子里掏出一个黑盒子。“这是下节课要用的教具，陈老师让我先拿着。”

她打开盒子，取出三个零件和一个说明书。

“喏，你们看看这个”，她拿起第一个零件，“这个叫与门，有两个输入和一个输出。如果我们把输出连上小灯泡，接上电源，两个输入分别连上开关，那么是这么个情况：”

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小兰画的表格

“就是说，只有两个开关都闭合了，小灯泡才亮，有点像串联电路。”小兰补充道。

“诶，有意思了...”小刚扶了扶眼镜，似乎打算说什么，大家都看向他。

“没，没什么，我还在想，小兰你接着说。”

“那好。”小兰接着拿起第二块零件。“这个叫或门，有一个开关开着灯泡就会亮...”

“等下！”小刚忽然打断，拿起笔在自己的白纸上画起来：

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小刚画的表格

“是不是这样！”小刚激动地说，“如果0是关1是开，0是灭1是亮的话，或门的输入输出是不是这样？”

小兰看了看道：“正是” 。

她拿起第三个零件，“最后这个叫非门，只有一个输入，一个输出。它会输出一个相反的结果：输入有电流，输出就没有；输入没有电流，输出就有电流。用小刚的话来说，输入0输出则为1，输入1输出则为0 。太简单了，懒得画表了。”

小兰把非门放在桌上。小刚说道：“这三个门可以表示三种逻辑。如果A、B是输入，A or B 就是经过或门的结果，A and B就是经过与门的结果，not A 则是A经过非门的结果。”