Loading... ## 简介 在3.1节中,我们使用Nand逻辑门完成了对基础逻辑门的构建,而在本节中,我们通过使用基础逻辑门,逐步构建起计算机的核心部件之一,算数逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)。 为了适应不同学习需要,本节下分三个小节: 1. 布尔算数运算 2. 构建基础算数逻辑芯片 3. 构建算数逻辑单元 布尔算数运算部分,将介绍不同进制之间的转化方法、正数负数的二进制表示、二进制数的加减法,包括补码、反码等计算机基础概念,如果你已熟练掌握这些内容,则可以跳过这一部分。 构建基础算数逻辑芯片部分,将从半加器开始,慢慢运用二进制加法规则,逐渐使用HDL实现二进制数加减法、递增等基础算数运算芯片。 构建算数逻辑单元部分,将综合运用前面两个部分的内容,将二进制运算集中为一个完整的逻辑芯片中,组建成算术逻辑单元ALU。 ## ALU与现代计算机构成 算数逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)是现代计算机的核心组件之一,其负责执行所有的算数和逻辑操作,包括加法、减法、乘法、除法以及与、或、非等基本逻辑运算。可以说,计算机能够处理和计算数据,全仰赖于ALU的高效工作。 在计算机系统中,ALU通常嵌入在中央处理单元(CPU)内部。CPU依靠ALU来完成各类运算任务,而这些任务是运行程序和操作系统的基础。ALU的性能直接影响到整个计算机的处理速度和效率,因此其设计和优化是计算机体系结构中的关键环节。 由于我们构建的计算机只是相对较小的计算机,因此在Nand2Tetris中,我们构建的ALU负责以下任务: 逻辑:取与、取或、取非 算数:归零、置1或-1、取原、取反、递增、递减、求和、求差 总共有16种不同的输出(实际ALU共有64种运算) 其逻辑门表示如下: ![](https://blog.ivan-hanloth.cn/usr/uploads/2025/01/1739213502.png) Last modification:January 7, 2025 © Allow specification reprint Support Appreciate the author AliPayWeChat Like 如果觉得我的文章对你有用,请随意赞赏