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電子產品 · 數字與控制

二進位加法器與進位

二進位加法同時計算當前數字與進位到下一個數字的總和。它可以透過邏輯閘組合來實現。

相關實驗:二進位加法器 →
二進位加法器
二進位加法器實驗場景 →

意義與機制

半加器接受兩個輸入位,而全加器接受三個輸入位,包括前一位的進位。將結果在位之間連線,可以實現多位數字的加法。

使用XOR,在奇數個 1 的情況下,加法可以表示為進位。當輸入中有兩個或多個 1 時,就會產生進位。如果所有三個輸入都是 1,則加法結果為 1,進位也為 1。

關係與條件

S = A ⊕ B ⊕ Cin, 且 Cout = A*B + Cin*(A ⊕ B). 為了使最終進位位與完全加法 A + B + Cin 相同,數字必須包含最終進位位。

如果忽略固定位數的進位,則數字將會循環。對於符號進位和無符號數字,溢位檢測的概念並不相同。

觀察實驗中需要注意的事物

總位與最終進位加起來等於 A+B+Cin.

傳播延遲和中間電壓已不考慮。 輸入是 0 到 15 之間的整數。 在螢幕上進行實驗;請勿使用實際電源、插座或高電壓進行重複。

關鍵關係與符號

S = A⊕B⊕Cin · Cout = AB + Cin(A⊕B)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
S當前位置的位和計算。0 或 1
Cin, Cout輸入進位與輸出進位0 或 1

透過範例確認

當 A=15、B=15、Cin=1 時,最終進位與和位分別是多少?

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常見誤解

  • 僅讀取毒蛇產生的位元,而忽略進位,可能會導致實際總和的錯誤。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 物理學:大學教材,第二卷 (英文版)