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本章开始构建一个八位CPU，它是Intel 8080微处理器的功能子集。
从算术逻辑单元(ALU)开始。在下面的电路中，ALU分为两部分：第一部分是处理加法和减法的算术单元，第二部分处理按位逻辑运算。
此电路实现加法和减法。顶部的两个"旋转控件"允许您选择两个要相加的十六进制数字。点击每个数字右侧的箭头可递增或递减1。左侧的箭头将数字递增或递减16(十六进制10)。
左上角的两个按钮允许您选择四个功能之一：Add、Add with Carry、Subtract和Subtract with Borrow。
底部的十六进制Result显示结果。进位由左侧的CY In按钮和右侧的CY Out指示灯处理。
这与书中显示的电路略有不同，因为CY In和CY Out的值在减法时会被反转。(第322页表格右下角的条目应为CY)
8位CPU必须能够加减16位、24位、32位等数字。因此，它必须能够保存8位加法或减法的进位，并在下一次运算中使用。
对于Add功能，左侧的CY In按钮无效。Result是两个数字和的低字节，范围从00h到FFh。如果和超过255，CY Out位将设为1。
对于Add with Carry，CY In按钮通过将加法器的CI输入设为1，使两个数字的和加1。
当相加两个多字节数字时，对最低有效字节对使用Add。对于后续的字节对，使用Add with Carry并将CY In设为前一对字节相加得到的CY Out值。
您可以尝试相加一些16位数字的示例。以下是一些可用的示例数字：
| 十进制 | 十六进制 |
|---|---|
| 10,000 | 2710h |
| 15,000 | 3A98h |
| 20,000 | 4E20h |
| 25,000 | 61A8h |
| 30,000 | 7530h |
| 40,000 | 9C40h |
例如，相加2710h和7530h。分两步进行：首先Add10h和30h，结果是40h且CY Out设为0。然后Add with Carry高字节27h和75h，CY In设为0，结果是9Ch，组合结果为9C40h。
现在尝试一个有进位的例子，如相加3A98h和61A8h。首先Add低字节98h和A8h，结果是40h且CY Out设为1。然后Add with Carry高字节3Ah和61h，CY In设为1(即前一对字节相加得到的CY Out)，结果是9Ch，组合结果为9C40h。
现在尝试相加7530h和9C40h。首先Add30h和40h，结果是70h且CY Out为0。然后Add with Carry75h和9Ch，CY In设为0，结果是11但CY Out值为1表示溢出。
这个溢出意味着您实际上在处理24位数字。因此，Add with Carry00h和00h，CY In设为1，结果当然是01，表示3字节组合结果为011170h或十进制的70,000。
对于Subtract功能，左侧的CY In按钮无效。通过反转B的位，将它们加到A上，再加1(通过将加法器的CI输入设为1实现)来从A中减去B的值。如果B小于或等于A，Result是差值。如果B大于A，CY Out指示灯表示需要借位。
让我们尝试一些减法，例如7530h减去4E20h。从低字节开始：将功能设为Subtract，A设为30h，B设为20h。差值是10h且CY Out设为0。然后选择Subtract with Borrow，将A和B设为高字节75h和4Eh，CY In设为0。结果是27h，组合结果为2710h。
现在尝试7530h减去3A98h。将功能设为Subtract，A设为30h，B设为98h。结果是98h且CY Out设为1。然后对高字节75h和3Ah使用Subtract with Borrow，但将CY In设为1以匹配第一对字节的CY Out值。结果是3Ah，组合结果为3A98h。
最后一个例子，尝试3A98h减去7530h。首先Subtract低字节98h和30h，结果是68h且CY Out位为0。然后Subtract with Borrow高字节3Ah和75h，CY In设为0。结果是C5h，组合结果为C568h，但CY Out值为1表示溢出。
下一步可以像处理加法溢出那样，将计算扩展到24位。再次选择Subtract with Borrow，但将A和B都设为0，CY In设为1。现在结果是FFh且CY In仍为1。
您可以继续，但尝试使用Windows或macOS计算器的程序员模式计算3A98h减去7530h。您会得到FFFFFFFFFFFFC598h，表示等于-15,000的负数。(或者，您可以通过反转所有位并加1来计算FFFFFFFFFFFFC598h的补码。结果是3A98h，即十进制15,000。)
ALU的逻辑部分比算术部分简单得多。只需要三个执行按位AND、XOR和OR操作的盒子，以及一个选择器来选择启用哪个三态缓冲器：
与加减法单元一样，您可以为输入选择两个十六进制数字。使用左侧的按钮选择操作：
如果最左侧的按钮为0，则没有选择任何三态缓冲器，因为这是算术操作。如果按钮设为1 1 1，则是比较操作，由下一个电路处理。
算术逻辑单元结合了加减法单元和逻辑单元。书中第332页的版本有些简化，没有正确处理比较指令。处理比较指令涉及更多复杂性，如下所示：
A和B输入在顶部左右两侧设置。选择功能的按钮位于顶部中央：
左下角的Clock输入保存计算结果和三个标志的状态。右下角的Enable按钮显示结果。
前四个功能由本章前面介绍的Add/Sub模块处理。CY Out值保存在底部的Flags Latch中，然后路由回CY In输入。
逻辑功能(AND、XOR和OR)由右上方的Logic模块处理。这些功能总是清除Carry标志(即设为0)，这解释了通向Flags Latch的CY输入的一些逻辑。
对于算术功能和逻辑功能AND、XOR、OR，如果结果为零，Zero标志被设置。这由电路中间的八输入NOR门处理。
复杂的是比较操作。比较操作设置Zero和Carry标志，就像发生了减法一样。如果A和B输入相等，Zero标志被设置；如果A小于B，CY标志被设置。
然而，比较操作不会在累加器中保存新值。因此，如果发生比较操作，A输入通过最左侧的三态缓冲器启用，以保存在右下角的Latch中。
对于比较操作，Add/Sub模块执行带借位的减法，因为F1和F0都为1。因此，执行比较操作时，CY In设为0。