十四、传输门
下图所示的传输门的作用是：当左边的“~1G”端输入为0时，左侧的1A4、1A3、1A2、1A1会直接传输到右侧对应的1Y*，就像一条线直接从1A*连接到1Y*一样；当左边的“~1G”端输入为1时，左侧的1A4、1A3、1A2、1A1都不能传输到右侧对应的1Y*，就像从1A*到1Y*的连线被剪断了一样。
注：本文里我做的电路图片都是GIF格式的，你可以在浏览器里看到随着开关的开闭，输入和输出电路上的灯泡是如何变化的。每个图上都有（http://bitzhuwei.cnblogs.com）标识我的博客地址，不过每个GIF图的最后一帧都去掉了这个标识。这样，看到一帧没有标识的时候，就知道下一帧将是GIF图的第一帧了。
传输门的原理很简单，就是在每个1A*到1Y*之间的连线上放个继电器而已，如下图所示。（取自《穿》）
十五、寄存器
在上一篇已经说明了寄存器的原理，这里仅仅是为了说明“74LS194”这个带有各种无聊管脚的四位寄存器的用法。将“~CLR”、“S1”和“S0”置为1，“SR”和“SL”置为0，然后，“74LS194”就是一个简单的四位寄存器了。（本人在multisim12.0里只找到了这个靠谱的四位寄存器，凑合用吧。）
十六、数值显示器
为了更直观地看到CPU的运算结果，我们将使用“DCD_HEX”这个东西。它能够把输入的“0101”显示为“5”，把“1010”显示为“A”。
本文还要用一个四位的加法器，直接在下面这个简陋的CPU里看就好了，不再单独展示。
十七、回到顶部（go to top）
一个简陋的CPU现在一切就绪，可以开始设计CPU了！
CPU包括运算器和控制器两部分。我们首先做出运算器，然后逐步实现控制器，最后感受一下用机器语言编程的过程。本文实现的CPU虽然功能及其简陋，但是能够传达出当前真实CPU的原理。
十八、运算器和手动控制器
现在我们要做的这个CPU，字长是4位，只能做两个数的加法。实现了运算器和手动版的控制器的CPU如下图所示。我们把这个版本称为version1的CPU。
上图中，“Add”是加法器，能执行两个4位数的加法运算。“RA”和“TR”是寄存器，“GAA”和“GBA”是传输门。“4”“3”“2”“1”用来准备需要相加的数据（0到15），“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”是用来控制传输门通断和寄存器脉冲的开关。
在上图所示的GIF动画中，显示了“5+1+2+4”这个过程。这个过程可以分为4个步骤：①加载一个数值（Load）；②加上一个数值（Add）；③加上一个数值（Add）；④加上一个数值（Add）。具体来说，每一个步骤要做的事情是：
十九、指令内容
加载一个数（Load）准备数据（0101）; KGB↓， KGA↑; KRA↓↑
加一个数（Add）准备数据（0001）; KGB↓， KGA↑; KTR↓↑; KGA↓， KGB↑; KRA↓↑
加一个数（Add）准备数据（0002）; KGB↓， KGA↑; KTR↓↑; KGA↓， KGB↑; KRA↓↑
加一个数（Add）准备数据（0004）; KGB↓， KGA↑; KTR↓↑; KGA↓， KGB↑; KRA↓↑
你可以看到，每次执行（Add）这一步，要做的事情（搬动开关）是一样的，规律性极强。这意味着可以用简化的方式控制“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”这几个开关的状态。经过简化的CPU就有一定的自动化控制的性质了，如下图所示。我们把这个版本的CPU称为version2的CPU。
Verison2要比刚才的verison1进化了一些。为便于理解，我们保留原来的“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”这四个开关（把它们挪到了右上角，因为实在没地方放了），但让它们永远保持闭合的状态。这是想说明：version2里新增的电路只是实现了更加自动化地控制“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”的开闭，它没有改变version1中电路的工作流程。
Version2中的“KLoad”和“KAdd”开关分别代表了“Load”和“Add”这两个指令。当“KLoad”闭合时，表示CPU要进行加载操作，这会把“4”“3”“2”“1”上的数据存入寄存器“RA”；当“KAdd”闭合时，表示CPU要进行相加操作，这会把“4”“3”“2”“1”上的数据与“RA”当前的数据相加，然后相加的结果又存储到“RA”。
Version2中的“K0”和“K1”两个开关会依次的开闭，即两者总有一个是断开且另一个是闭合的（若出现其它情况那就是电路设计错了）。所以实际上“K0”和“K1”可以用一个“2位循环移位寄存器”代替。（为便于理解，仍然保留“K0”和“K1”这两个开关，只不过让它们永远保持闭合的状态）
Version2中，只需重复“准备指令，准备数据，执行指令（K↓↑↓↑）”这样的操作，就能完成version1中的控制功能。这需要一个从“KLoad”“KAdd”“K0”“K1”到“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”的转换电路，即version2电路图中的上半部分，如下图所示。
这需要一点点设计逻辑电路的知识，本文直接列出真值表，据此即可画出转换电路。（想知道如何推导的话，请查阅《穿》或者数字电路类书籍）
KloadKaddK0K1KGAKRAKTRKGB
10101100
01101010
01010101
其中“KLoad”“KAdd”“K0”“K1”为输入，“KTR”“KRA”“KGA”“KGB”为输出。只有如上三种输入情况下，输出部分会有1；其它的输入情况下，输出全部为0，所以就不需要列出来了。
举个例子，“KGA”=“KLoad”“~KAdd”“K0”“~K1” + “~KLoad”“KAdd”“K0”“~K1”=（“KLoad” ⊕“KAdd”）“K0”“~K1”，据此可以画出“KGA”的转换电路。
在version2中，CPU要做的就是重复“准备指令，准备数据，执行指令（K↓↑↓↑）”这件事。其中执行指令这一步是完全重复完全自动化的（只要用振荡器替换K就可以），而准备指令和准备数据还需要手工操作。每次要执行哪个指令、要准备的数据是多少，这都是没有规律的，可改进的方法就是：把指令和数据按顺序保存到一些特别的寄存器里，需要的时候取出来用。这些特别的寄存器，就是内存。