閱讀前，建議可以參考Day1：閱讀指南＆為何選擇這個題目？

▌挑戰簡介

• 題目：計算機概論Ｘ30天

• 挑戰內容：連續30天紀錄計算機概論、離散數學、演算法、資料結構等課程，還有自己學習程式的心得體悟。

• 本篇性質：

  • 純粹學習內容的紀錄，不會有太嚴謹或是流暢的說明，看不懂不要難過，真不是你的智商有問題
  • Toy Machine不是很重要，就是看看ALU是怎麼做出來的這樣

▌前情提要

在前面的內容，介紹了如何製作「加法/減法器」、「乘法/減法器」，但是要怎麼把他們混再一起讓我直接可以做運算呢？

我總不能每次要做加法的時候，就設置一次電路。然後又做減法時，又設置一次電路吧？（很累耶）

沒關係！把這些運算器綁一綁，變成一個ALU（邏輯運算單元）就可以了。

所謂ALU（邏輯運算單元）：聽起來很厲害，但其實就是一個可以進行邏輯or運算的處理器。比如說ALU把2和2被吞進去，那ALU就會看你是要把他們乘在一起，還是加再一起...，然後把結果吐出來。

▌Toy Machine的ALU結構

外部

（補圖）

• 16bit的input進去，可以做加減/乘除/and/xor，然後輸出
• 有3條ALU select的input，用來選擇要做什麼計算
• 有1條substract的input，用來告訴加減法器要不要做減法
• 有1條shift direction的input，用來告訴ALU要做乘法還是剪法

內部

（補圖）

簡單來說，就是把16bit的input都分別送進去加減法器、shift乘法、and、xor，然後把大家算出來的結果，送到MUX（Mutiplexer）裡面，讓MUX決定要讓哪個結果Output。

因為ALU select是3bit，因此可以表示0~7的數字。那就把乘法、加法、and、xor從0~7編號，如果ALU select輸入了某個編號，那就讓相應的運算結果輸出。

▌心得

• MUX（Mutiplexer）真的很神奇，它讓我們不用重新設計電路，而是可以直接選擇說要做Ａ還是Ｂ運算，然後MUX再幫忙輸出。