之前我上傳的自制8位CPU實現了加減法運算，可是在電路設計有一個BUG，本來是實現4條指令的，可是因為這個BUG讓我這個板子不能做加法運算，這個版本就修改了這個bug，完美實現了4條指令，分別是
1。 加法運算
2。 減法運算
3。 按位取反運算
4。 補碼運算
其實用MOS管實現加法運算特別簡單，但是減法運算就要麻煩了，在計算機系統裡沒有減法運算，本質上是轉換成加法運算來實現的。那要怎麼做呢，在前面的影片裡我介紹過了，透過對被減數進行補碼運算，而補碼運算就是對輸入的資料按位取反加1，所以要實現按位取反指令，加1到是好辦，呼叫之前設計的加法器加1便是。所以補碼運算本質上就是加法器和按位取反指令的組合。我扣掉幾層頭皮巧妙的設計讓這些指令透過撥碼開關實現，並在一個計算週期內完成計算。
下圖就是本次設計好的原理圖：
下圖是做好的板子，其實板子早就做好了，只是沒時間驗證
現在就演示一下加法運算，指令編碼0000，輸出有效值9位，設定指令薄碼開關為0000就行了，這個為加法運算指令，下圖是二進位制加法的計算，燈亮表示1，滅表示0 。可以看到101001+1001001=1110010的結果，對應十進位制就是41+73=114，反正只要255以內的加法能運算。
然後是減法指令運算，指令編碼0011，輸出有效值8位，因結果疊加了補碼運算，產生了溢位，所以結果的最高位為1，也就是第9位，正確的結果就是低8位，本身這個也是8位以內的計算邏輯。下圖是減法運算的圖，10101-101=10000，對應10進位制就是21-7=16，只要是255以內減法運算都可以。
下圖是按位取反指令，指令編碼0001，輸出有效值8位，這個沒什麼好說的，運算元1全部設成0，運算元2輸入要運算資料，輸入00110010 輸出11001101
下圖是補碼運算，指令編碼是0011，輸出有效值8位，運算規則是按位取反+1，運算元1全部設成0，運算元2輸入要運算資料。所以1100的補碼就是11110100，結果都是正確的。
可以看到，四條指令除了加法指令的有效值是9位以外，其它的全部是低8位，是名副其實8位CPU，當然這離真正的CPU還差的遠，我也只是好奇CPU執行原理慢慢琢磨的，有空就慢慢折騰吧。
