在计算机中，二进制数是以补码的形式进行运算的。


    这样做的目的，是为了用统一的方式，来进行有符号数的加减法运算，使得硬件复杂度最小化。


    关于补码的运算规则比较复杂，这里不多展开。


    江寒首先要实现的，是最简单的“半加器”。


    其功能十分简单，就是实现两个二进制位的加法。


    之所以叫“半加器”，是因为输入只有两个，不考虑其他运算产生的进位。


    它的两个输入位，只允许传入两个1位的二进制数：1或者0。


    输出的运算结果，也有两个二进制位。


    一个叫sum位，表示“和”；另一个则是carry位，保存着“进位”信息。


    比如……


    输入：【1，1】，则输出【1，0】


    输入：【1，0】，则输出【0，1】


    输入：【0，1】，则输出【0，1】


    输入：【0，0】，则输出【0，0】


    输出中，前面的是carry位，后面的是sum位。


    如果单看sum位的取值，这不就是把输入进行了xor（异或）运算的结果吗？


    再看carry位，它的取值也很有规律，就是个and（与）逻辑。


    没错，就是这么简单。


    只要将一个“异或门”，并联上一个“与门”，一只半加器就做成了。


    做好了这只半加器后，江寒又将其改造了一下。


    为了缩减工艺难度，统一基本元器件的种类，可以只用“与非门”，去实现所有的逻辑运算。


    江寒很快就完成了这个计划。


    毕竟一只“半加器”的构造，实在很简单。


    当然，这里也可以使用“异或门”或其他什么门，效果都差不太多，没什么本质的区别。


    江寒试着将这只半加器扔进了“回收站”。


    也不知道，这么简单的“半加器”，到底值多少积分？


    结果没什么惊喜，只有可怜的1.6分，远远不能保本。


    好吧，继续改进。


    接下来，江寒将“半加器”改造成了“全加器”。


    和“半加器”相比，“全加器”只多了一个输入位。


    也就是说，输入端包含了3个二进制位。


    之所以这么做，是考虑到了来自其他数位的进位。


    “全加器”有多种设计。


    最简单的设计，可以用两个“半加器”，加上一个“或门”来实现。


    多个“全加器”级联，就成了“多位全加器”，也叫“加法器”。


    随后，江寒还实现了另一个基本运算器件：“增量器”。


    “增量器”的功能只有一个，给输入的数据加1。


    随后，在以上工作的基础上，就可以打造出可运算n位二进制数的“加法器”了。


    但在实现之前，江寒再次打开“商品列表”，买了几张“空白图纸”。


    这玩意是他前几天翻阅元件列表时，无意中发现的。


    其功能也很简单。


    将其与任何作品一起回收，系统都会自动生成对应的图纸，并将其收纳于【图纸列表】中。


    说实话，江寒对这个功能还是挺欣赏的。


    尽管要多花一些积分，但至少省了手绘图纸的麻烦。


    江寒将一只“与非门”和空白图纸一起扔进了【回收站】。


    点击了确认以后，作品与空白图纸同时消失。


    几乎与此同时，图纸列表更新了，多出了一个《与非门》的条目。


    这样，以后再构建复杂元器件时，就不用每一个“与非门”都手搓了。


    代价只是稍微多花一点点积分而已。


    江寒试验了一下，发现自动构建一个“与非门”，需要花费27.2分。


    这个电路只需要5个晶体管，价值25分；导线等等算0.2分。


    这样，江寒只需要额外多花费不到8%的积分，就可以自动化生产基本部件，从而避免了大量的重复性机械劳动。


    接下来，他又将“半加器”、“全加器”、“增量器”……全都制作成了图纸，留待以后使用。


    没办法，谁还没有一点儿收集癖呢？


    接下来，江寒就让系统帮忙，大批量生产“与非门”。


    点开图纸列表，然后手指飞速点动：【与非门】、【确认】、【与非门】、【确认】……


    十分钟后，工作台上已经出现了一大堆“与非门”电路。


    与手工打造相比，自动构建的与非门有一个明显的优点：规格、造型都极为统一。


    这无疑是一件很好的事情。


    接下来，江寒将这些“与非门”连接成了“加法器”。


    这是一只32位的加法器，最多支持32位有符号数的加法。


    接下来，江寒开始进行今天的最后一个大工程，打造一只“算数逻辑单元”，也就是alu。


    其包括32+32位的输入（x，y），和32位的输出（out）。


    此外，内部还实现了一些函数，并设计了6个输入标志位：zx、nx、zy、ny、f、no。


    每个标志位分别实现不同的基本指令。


    如zx表示输入的x置0，nx表示对输入x取反，no表示对结果按位取反……


    f为0时，执行add指令，做加法运算；


    f为1时，则执行and指令，进行位与运算……


    通过这些标志位的不同组合，还可以实现更加复杂的功能。


    6个标志位，最多允许处理2^6，也就是64种不同的指令。


    此外还有两个状态位：zr和ng，根据运算结果，将它们置0或1。


    这个alu可实现的功能，包括输入数相加、相减、位与、位或、取反、取相反数、自加1，自减1、清0、置1、置-1……


    随后，江寒利用刚才生产的一系列“与非门”，将其手工搭建了出来。


    经过反复测试，所有功能都能正确执行，这也就意味着，这只超简易的alu，到这里就算打造成功了。


    接下来，当江寒试着将其扔进回收站时……


    “咦？居然值3024分？”


    而成本才不过1800多分，也就是说，每台净赚将近1200！


    虽然回报率很可观，但用这玩意来刷分，并不会比“无线电发送装置”更有效率。


    因为，打造起来实在太麻烦了，足足3个多小时，才能打造出一个。


    而且，每时每刻都要极度小心、细心、耐心，无论哪个地方，都不能出一点点小问题，否则，都会导致全盘失败！


    不过，江寒很快就想到了一个可能性。


    江寒将其和一张“空白图纸”一起扔进了“回收站”，卖掉。


    然后去图纸列表里看了一眼。


    【需要花费积分1890+1238点，是否自动构建？确认取消。】


    江寒开心一笑。


    不错！


    随后点击了【确定】。


    只多花了不到100分，就将alu再次购买了回来，还额外获得了一张图纸。


    接下来，就是继续提高设计复杂度，做出真正的cpu来！


    当然，这不是一朝一夕之功。


    今天已经很累，就先到这里。


    以后每天晚上来做一点，估计几天之后，一个简单的晶体管计算机就能出炉了。


    至于x86兼容机，就稍微麻烦一些，可能得努力一个月以上……