設計一個簡單的4-bit CPU(Central Processing Unit，中央處理器)。 2、 設計背景 CPU是計算機的核心，它排程指揮所有其他計算機配件共同完成複雜的計算。不管什麼樣的CPU，其內部結構歸納起來可以分為控制單元(Control Unit;CU)、邏輯單元(Arithmetic Logic Unit;ALU)和儲存單元(Memory Unit;MU)三大部分，這三個部分相互協調，便可以進行分析，判斷、運算並控制計算機各部分協調工作。 CPU的工作過程其實很簡單，首先，我們透過滑鼠或鍵盤等輸入裝置把命令傳送給CPU，CPU識別這些命令並將對應的應用程式調入記憶體執行，運算過程中產生的臨時資料將暫時儲存在記憶體或硬碟中，一旦執行結束，CPU會把最終結果輸出到顯示器等輸出裝置上。 3、 設計要求 (1) CPU電路的基本結構如下圖: (2) 要求能夠對暫存器A和暫存器B進行置數 外部指令: LOAD A X 或 LOAD B X(X代表要置入的二進位制數) (3) 要求能夠將暫存器A和暫存器B中的二進位制數讀出，並透過七段數碼管顯示 外部指令: READ A 或 READ B (4) 要求能夠對將暫存器A中的資料移入暫存器B，或將暫存器B中的數移入暫存器A。 外部指令: MOVE A B (將暫存器B中的資料移入暫存器A) 或 MOVE B A (將暫存器A中的資料移入暫存器B) (5) 要求所設計的CPU能夠完成如下4-bit的算術和邏輯運算  加法運算: 將暫存器A和暫存器B中的4-bit二進位制數相加，並將結果在七段數碼管上顯示(若結果大於9，則需要用二個七段數碼管分別顯示十位和個位)。 外部指令: ADD A B  減法運算: 將暫存器A和暫存器B中的4-bit二進位制數相減，並將結果在七段數碼管上顯示(若結果為負數，則需要用一個數碼管顯示“負號”)。 外部指令: SUB A B  邏輯“與”運算:將暫存器A和暫存器B中的4-bit二進位制數進行邏輯“與”運算，並將結果在七段數碼管上顯示。 外部指令: AND A B  邏輯“或”運算:將暫存器A和暫存器B中的4-bit二進位制數進行邏輯“或”運算，並將結果在七段數碼管上顯示。 外部指令: OR A B (6) 要求首先透過手動的方式將上述指令透過一段程式輸入，並存儲在RAM中，然後從RAM中將程式讀取出來，並逐步執行。 例如: 首先把下列程式寫入RAM LOAD A 0101、 MOVE B A LOAD A 0011 READ A READ B ADD A B SUB A B 程式輸入完成後，電路在CP的控制下，從RAM中逐一將程式指令讀出，並實現相應的操作。 4、 設計步驟 (1) 對所有指令進行編碼; (2) 設計RAM的讀寫電路，使程式可以透過手動的方式寫入RAM。之後由CP控制，RAM中的指令可以逐一被讀出; (3) 針對各個指令，設計相應的操作模組; (4) 將所有的模組整合組裝起來，並進行測試。 5、 器件要求 除RAM、七段數碼顯示器、手動0-1開關外，其它晶片都選用74系列晶片。晶片的種類和數目越少越好。

是數位電路。CPU又叫中央處理器，是專門進行運算和處理的晶片。CPU存在於各種常見裝置中，比如電腦，手機，冰箱，空調等。在這些裝置中，CPU都是做數字訊號處理的，比如傳送各種訊號，為了抗干擾一般都選用數字訊號，在數字訊號中，只有1和0，這樣的好處在於，抗干擾能力強。

在CPU內部的暫存器中，都是0或者1，如果不是數位電路會有什麼問題呢，第一是抗干擾能力差，速度慢。做一個比喻，這就相當於一個按鍵開關，按下是一個狀態，鬆開又是一個狀態，要麼是按下要麼是鬆開，不會有第三個狀態。