經過前面幾節的學習,我們已經有了簡單的數電知識,下面,我們將正式進入設計簡單圖靈完備機的工作,首先,我們要設計出具有邏輯運算與計算功能的簡單結構:
1.邏輯架構
首先,該架構能實現多種邏輯的判斷,所以要有一個解碼器,以便用一個輸入來控制電路進行的運算,其次,還需要兩個輸入端用于輸入要運算的數,最后便是邏輯門,同時,我們還要約定不同的指令代表不同的邏輯運算:0代表或,1代表與非,2代表或非,3代表與......
我們先設計以上的4個功能,所以指令解碼器就只需如下設計:
接著加上邏輯運算單元:
其中藍色線代表與輸出,嫩綠色代表與非輸出,紫色代表或非輸出,黃綠色代表或輸出,具體原理這里就不贅述了。
接下來,接入輸入并根據指令來對運算結果選擇輸出,當指令為0時,我們控制或的輸出:
同理,接入其他邏輯功能:
邏輯運算架構搭建完畢
2.計算架構
如同邏輯架構一般,我們也是約定幾個指令碼,4代表加,5代表減,然后加到邏輯架構中:
加入加和減的計算單元以及選擇輸出開關
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此時運行電路,會發現計算的指令有時會與邏輯指令重合,導致沖圖,具體原因一目了然----指令超過二位,所以解碼器應該使用三位解碼器,而邏輯部分的解碼器未更新導致,所以更新即可:
運算架構設計完畢