الدرس 5: المنطق التجميعي و ALU
رأينا البوّابات المنطقية التي تحسب AND و OR و NOT، ورأينا كيف تُكتب الأعداد في النظام الثنائي. الآن سنجمع بين الأمرين: نأخذ بوّابات بسيطة ونبني منها دائرة تحسب فعلًا — دائرة تجمع عددين. كل دائرة في هذا الدرس هي 'منطق تجميعي': الخرج يعتمد فقط على المدخلات الحالية، بلا ذاكرة وبلا اعتماد على الماضي. سن
إذا أعطيت بضع بوّابات منطقية البِتات نفسها، فإنها تُعيد دائمًا الإجابة نفسها — فليست لها ذاكرة. في هذا الدرس نجمع مثل هذه البوّابات في آلة جمع صغيرة، ثم في حاسبة المعالج الكبيرة التي تُسمّى ALU.
- المنطق التجميعي
- دائرة يُحدَّد خرجها فقط بناءً على المدخلات في اللحظة الحالية، بلا ذاكرة لحالة سابقة. المدخلات نفسها تعطي دائمًا الخرج نفسه.
- الجامع النصفي
- دائرة تجمع بِتين مفردين وتُخرج بِتين: مجموع من بوّابة XOR، وحمل من بوّابة AND.
- الجامع الكامل
- دائرة تجمع ثلاثة بِتات — بِتَي دخل وحملًا داخلًا — وتُخرج بِت مجموع وبِت حمل خارج.
- الحمل
- البِت الذي 'تحمله' إلى العمود التالي عندما يتجاوز مجموع العمود الحالي ما يمكن لخانة واحدة أن تحمله (في النظام الثنائي، عندما يكون المجموع 2 أو أكثر).
- جامع الحمل المتموّج
- سلسلة من الجوامع الكاملة، واحد لكل عمود بِت؛ الحمل الخارج من كل مرحلة يُغذّي الحمل الداخل للمرحلة التالية و'يتموّج' على طول السلسلة.
- المُنتقي
- أداة انتقاء: دائرة ذات عدة خطوط دخل تختار أحدها لتمرّره إلى الخرج، وفقًا لخطوط اختيار تعمل كمفتاح توجيه.
- وحدة الحساب والمنطق (ALU)
- دائرة تجميعية كبيرة في قلب المعالج تنفّذ عمليات الحساب والمنطق (الجمع والطرح و AND و OR والمقارنات). يختار كود العملية أيّ عملية تُنفَّذ.
- كود العملية
- نمط قصير من البِتات يُخبر ALU أيّ عملية يُنفّذها على المدخلات — مثل رقم في قائمة يختار الإجراء المطلوب.
- أعلام الحالة
- بِتات مفردة يُضيئها ALU للإبلاغ عن النتيجة: علم صفر عندما تكون النتيجة 0، وعلم حمل عندما يتجاوز حملٌ عرضَ العدد.
