关于 ALU 处理单元的构建
我们采用自下而上的设计方法：
首先考虑 1 位的 ALU，
逻辑操作最简单，因为它们可以直接映射到如果所示的硬件组件：
a
b
操作数
0
1
其中右边是一个二选一的选择器(mutex)。
ALU 的下一个功能是加法器。加法器必须有两个操作数输入以及一个和的 1 位输出，这里还
必须有第二个输出用于进位，成为进位输出，相应的还要有进位输入。
根据加法的真值表达式，我们可以得到：
CarryOut
=
a
⋅
b
+
a
∙
CarryIn
+
b
∙
CarryIn
Sum
=
(
a
∙
∼
b
∙
∼
CarryIn
)
+
(
∼
a
∙
b
∙
∼
CarryIn
)
+
(
∼
a
∙
∼
b
∙
CarrIn
)
+
(𝑎
∙
𝑏
∙
𝐶𝑎𝑟𝑟𝑦𝐼𝑛)
于是，加法操作完成，减法相当于加一个操作数的负数，就这样我们就可以用加法器执行减
法。二进制补码取负的方法就是取反加 1，于是 b 输入也需要用一个 mutex，通过选择信号
判断是 b 还是 b 的取反。巧合的是，只要我们将仅为输入 CarryIn 设置为 1，这样就实现了
减法！
为了扩展运算，我们预先也加入关于 a 和 a 的取反的 mutex。于是有了这样的设计图：
+
0
1
2
a
b
CarryOut
CarryIn
Ainvert Binvert
操作数
结果
