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三二看书网 www.32kan.com,科技从大学开始垄断无错无删减全文免费阅读!

r />     为什么说CPU的原理很简单呢,那是因为,CPU本身的原理就是一部加法器,只不过这个加法器功能一步一步增加,变得越来越复而已。

    计算机由输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器等五部分组成。

    而CPU就是里面的运算器和控制器。

    运算器是计算机对数据进行加工处理的中心,它主要由算术逻辑部件、寄存器组和状态寄存器组成。

    控制器是计算机的控制中心,它决定了计算机运行过程的自动化,它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件,包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑等几个部分。

    指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作。

    时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号,失时序控制听从最基本的时序信号时钟信号的控制,时钟是整个机器的时间基准,加快时钟频率会让计算机运算速度加快。

    总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路,就cpu而言,一般分为内部总线和cpu对外联系的外部总线。

    中断控制逻辑是指计算机由于异常事件,或者一些随机发生需要马处理的事件,引起cpu暂时停止现在程序的执行,转向另一服务程序去处理这一事件,处理完毕再返回原程序的过程。

    而构成这些功能的基本结构是逻辑门电路。

    逻辑门电路一共包括三大类别,第一类是非门电路,第二类是与门电路,第三类是或门电路。

    众人对这些门电路进行了深入的研究,编写了详细的数据手册,对性能,频率,功耗,散热,寿命等等进行了全方位的测试,确定了了最优使用状态。

    非门运算:输入和输出结果相反。

    与门运算:只有输入都为1时结果才为1。

    或门运算:有一个输入为1时结果就为1。

    或非运算:对或操作结果取反。

    与非运算:对与操作结果取反。

    有了逻辑门就开始设计加减乘除四则运算,实际,计算机只会进行加法运算。

    如果要进行其它运算,需要将其它的运算转换为加法运算。

    在电脑内部,所有的运算都是加法,不过计算机的加法计算十分反人类,并不是人类思维,而是机器思维。

    首先,计算机把数转换成二进制,全是0、1代码,转换都是按现成的程序进行。

    如果计算加法,则把两数按位相加,如1315,转换后是11011111,按00=0,10=01=1,11=10的规则,结果为11100,输出时再转换为28。

    如果是计算减法,则把减数取补码,按位把0换成1,把1换成0,后加1,再相加。

    以八位数据计算为例子,计算15-13,

    先转换 15=00001111 ,13=00001101 ,

    取13的补码为 11110010 ,加1 后为 11110011 ,

    相加有 00001111+11110011=100000010 ,位数已超过八位,把最高位舍弃,取后八位为 00000010 ,也就是十进制的 2 。

    这里的计算感觉很复杂,也不容易理解。

    实际,计算机计算起来并不麻烦,甚至非常简便快捷,因为计算机内部存在加法器,几个时钟周期就可以计算一次加法,再加计算机内部都是自动化计算,通过加法器完成,计算起来非常快。

    如果人脑跟踪这些计算过程,就会觉得计算机实在是太傻了,简单的减法不知道运行了多少次。

    计算机里一个叫做ALU的功能模块,里面有很多硬件的计算电路,比如加减乘除,开指数,指数,微分,积分,等等。

    这些硬件可以直接处理最基本的运算,加快数据。

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