结构和功能介绍 半加器和全加器的区别及逻辑表达式

单片机入门基础数字电路之什么是半加器 , 什么是全加器?
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:
【结构和功能介绍 半加器和全加器的区别及逻辑表达式】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 。

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先看看实现半加器的逻辑图 。

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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 。

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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 。

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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:

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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 。

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上面为数字电路的加法器相关介绍 , 错误之处欢迎指出 。

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