第68章 计算机架构攻关第1/2段
辉煌科技公司半导体研究中心。
无数工作人员正在加紧研究CPU需要的各种模块，比如乘法器、除法器、加法器、译码器、编码器、数据选择器、触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器、放大器、模拟数字转换器、数字模拟转换器等等。
所有运算都是加法器实现的，加法器是计算机真正的基石，计算机一切的计算能力，都是由加法器实现的。
设计CPU首先就要设计ALU，也就是设计加法器，计算机内部的加法器有全加器、纹波进位加法器、超前进位加法器。
一个加法器只能进行一位二进制的加法，有了全加器以后，就能做多位二进制数的加法了，只要把多个全加器的输入和输出连起来，就像可以实现多位的加法。
纹波进位加法器就是一个把许多个全加器串联起来的加法器，它能进行多位数的加法运算。
但这种加法器有种缺陷，就是bit位运算太慢，每个bit位的计算都要等到上个bit的运算结束后才能进行运算，导致如果运算位数非常之多的话，整个加法器运算会非常缓慢，所以纹波进位加法器只能做bit位较少的加法计算。
如果要进行bit位较多的加法计算，就要设计超前进位加法器，这种加法器不需要等上一位的运算结束，而是直接就可以通过布尔运算得出当前位的值，而计算的方式是利用硬件计算。
所以超前进位加法器也有缺陷，因为要利用硬件进行布尔运算，位数越多电路就越复杂，这样不仅运算会变慢，成本也会变高。
而用硬件进行布尔运算也需要用到加法器，所以超前进位加法器也是由全加法器实现的，只不过拥有更多的全加器，构成了超前进位全加器。
这样布尔运算模块和超前进位加法器互相包含，构成了极为复杂的结构。
但是不管怎么复杂，只要设计成功，以后就可以直接拿来用，不用再次分析和设计。
除了加法器之外还有减法，乘法，除法，等等，这是CPU必须的。
CPU要进行复杂的运算，需要利用数值计算方法的原理，或是将各种数学函数变换变为只有加减乘除的多项式，或是使用迭代的方式计算，或是近似计算等等，这又是一个新的数学领域。
从数学角度来说，减法是可以转换成加法运算的，乘法同样可以转换成加法运算，除法可以转换成乘法运算，所以一切的运算都可以以加法运算为基础，所以计算机只会做加法也没有问题。
但是如果计算机只会做加法，对于有些计算来说速度就会慢下来，所以要想计算机速度更快，一定要给计算机设计加减乘除积分微分的运算电路。
还需要设计更加复杂的数学电路，来辅助硬件电路来完成更多的功能，这些辅助硬件的电路会通过一定的规则来控制，这个规则就是软件。
也就是说CPU里面还有一部分是把软件翻译成硬件电路，然后将这部分硬件电路烧进CPU模块里面，这样CPU就可以高速调用里面的软件进行运行了，极大地加快了速度。
上面的仅仅是CPU的电路原理，除了电路以外还有电路的密度。
CPU设计都是先使用软件进行电路模块的设计并模拟，然后根据模拟的成功的电路进行分立元件的搭建机只会做加法也没有问题。
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