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设计二进制半加器:从逻辑门到梯形图

需将两个二进制位相加时,最简单器件是半加器。其逻辑门实现如下:

设计二进制半加器:从逻辑门到梯形图

Σ 符号表示“和”输出——结果最低有效位(LSB),而 Cout 表示“进位”输出,即最高有效位(MSB)。

工业控制系统中,同等功能可用梯形(继电器)逻辑表达:

设计二进制半加器:从逻辑门到梯形图

两图执行相同二进制加法,算术规则直接编码进电路硬连线。

不同于乘法等需完全不同布线的算术运算,半加器专用于两位求和。重新配置它实现其他功能需重新布线并可能增新元件。

因此数字算术电路行为类似模拟电路:精确执行布线功能,不多不少。但此限制非数字设计固有。将算术规则存为可编程数据——用查找表或有限状态机——可创建按需执行任意计算的器件,催生现代可编程计算机。

虽本文不覆盖所有可能设计,但从常被忽视构建块:查找表存储器和有限状态机切入,简洁而深刻地展示可编程器件核心概念。

相关工作表:


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