מסכם מלא והמעבד.

שלב 1 מתוך 5

מסכם מלא

מסכם מלא מחבר שלוש סיביות: $a$⁠, ‏$b$⁠, ונשא נכנס מהעמודה שמימינו. הסכום שלהן הוא בין $0$⁠ ל־$3$⁠, ולכן תמיד נכנס בשתי סיביות: ספרת סכום ונשא יוצא. בונים אותו משני מסכמים למחצה: הראשון מחבר את $a$⁠ ו־$b$⁠, השני מוסיף לתוצאה את הנשא הנכנס, ושער OR מאחד את שני הנשאים.

לפניכם מעבד צעצוע של שמונה סיביות. התוכנית שלו מחברת את המספר הראשון והמספר השני, ‏$28 + 14$⁠, והוא עכשיו בפענוח של הוראת החיבור. נבאו, ואז התקרבות לתוך השבב תעלה מגדלת מעל הסיבית ה־$3$⁠ של היחידה האריתמטית, מסכם מלא אחד, טרנזיסטור אחר טרנזיסטור.

שלב 2 מתוך 5

חיבור במאונך

חיבור בינארי הוא אותו חיבור במאונך של בית הספר, רק עם שתי ספרות: מימין לשמאל, עמודה אחר עמודה, וכל פעם שהסכום בעמודה מגיע ל־$2$⁠, כותבים את ספרת הסכום ומעבירים $1$⁠ שמאלה. כך זה נראה ב־$28 + 14$⁠:

$\begin{array}{r} 0001\,1100 \\ +\ 0000\,1110 \\ \hline \end{array}$⁠

השלימו את השורה התחתונה.

שלב 3 מתוך 5

שמונה מסכמים

היחידה האריתמטית, ה־ALU, היא שמונה מסכמים מלאים בשורה, אחד לכל סיבית. הנשא היוצא מכל אחד הוא הנשא הנכנס של זה שמשמאלו. המגדלת מראה את אחד מהם: מסכם מלא בטכנולוגיית CMOS הוא 28 טרנזיסטורים, ומעבד אמיתי מכיל מיליוני עותקים של מעגלים כאלה.

שלב 4 מתוך 5

גלישה

שמונה מסכמים מחזיקים שמונה סיביות, ולכן תוצאה גדולה מ־$255$⁠ לא נכנסת. הנשא מהסיבית השמאלית לא הולך לאיבוד: המעבד שומר אותו בדגל הנשא, ותוכנית יכולה לבדוק אותו. המספרים כאן הם $200$⁠ ו־$100$⁠. הזיזו את פעימת שעון כדי להריץ את התוכנית, ובדקו מה נשמר בתא 13.

שלב 5 מתוך 5

בית בזיכרון

הזיכרון של המעבד מראה כל תא כשמונה סיביות. המספר הראשון שמור בתא 14, והשני בתא 15. כשאתם משנים את המספר, אתם כותבים בית חדש לזיכרון.