CPU 是如何工作的?
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2021-01-15 14:40 更新 星陨光 •  132
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CPU 对数字逻辑原理的工作,该原理可以通过构建大量二元开关(晶体管或门)在硅晶圆上实现。这些门可以组合成具有特定功能的电路 - 例如,将两个数字加在一起的电路,并包括先前操作的携带,可以实现这样:

像这样的简单电路可以与其他电路结合使用,以执行乘法(这基本上是一堆加法操作)。CPU 的另一个关键元素涉及存储信息。这是使用嵌入式存储器或寄存器完成的,这些存储器通常可按行和列进行地址处理:

通过为此内存提供地址,可以检索存储在该位置的值。同样,这些晶体管由许多晶体管构造,这些晶体管可以打开或切换以表示值 1 或 0。

同步这一切是一个系统,它被称为时钟。时钟提供了一种机制,通过这种机制可以同时完成整个芯片的操作,因此,当您比较两个电路的结果,这些电路正在执行类似的操作(例如,添加两个数字)时,结果来自该操作,而不是一个电路领先于另一个电路,而不是与正确的值进行比较。

时钟还用于控制 CPU 的输入和输出,以便它可以与外部设备通信。它们由模拟和数字设备构建。大多数时钟的核心是相位锁定环路电路 (PLL) 和在芯片上分配时钟脉冲的一种方法 - 有时使用中继器或分路器适当调整时钟,以考虑信号在芯片上传输的时间。

在 CPU 的外,我们通常可以找到 I/O 环,它接收来自外部世界的模拟信号,并控制与其他设备的通信。例如内存接口或通用IO。

这些元素一起允许 CPU 从软件接收指令、读取值、执行操作和输出结果到系统的其余部分。为了便于这样做,CPU 中还有微码,用于控制其行为和操作方式。此微码允许软实现指令,从指定执行指令的特定电路操作所需的指令中抽象出指令。通过操作系统和软件,同样的抽象过程一次又一次地继续,这样使用计算机的人就可以点击屏幕上的位置,而对晶体管是什么一无所知。

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2021-01-15 14:48 更新 雨后,云处霁 •  567