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cpu晶體管為什么會計算

2018年03月01日 15:53 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評論(0
關(guān)鍵字:cpu(204887)晶體管(132989)

  中央處理器CPU,Central Processing Unit)是一塊超大規(guī)模的集成電路,是一臺計算機的運算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。

  中央處理器主要包括運算器(算術(shù)邏輯運算單元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速緩沖存儲器(Cache)及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)(Data)、控制及狀態(tài)的總線(Bus)。它與內(nèi)部存儲器(Memory)和輸入/輸出(I/O)設(shè)備合稱為電子計算機三大核心部件。

  CPU是在特別純凈的硅材料上制造的。一個CPU芯片包含上百萬個精巧的晶體管。人們在一塊指甲蓋大小的硅片上,用化學(xué)的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此,從這個意義上說,CPU正是由晶體管組合而成的。簡單而言,晶體管就是微型電子開關(guān),它們是構(gòu)建CPU的基石,你可以把一個晶體管當(dāng)作一個電燈開關(guān),它們有個操作位,分別代表兩種狀態(tài):ON(開)和OFF(關(guān))。這一開一關(guān)就相當(dāng)于晶體管的連通與斷開,而這兩種狀態(tài)正好與二進制中的基礎(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”對應(yīng)!這樣,計算機就具備了處理信息的能力。

  其實,所有電子設(shè)備都有自己的電路和開關(guān),電子在電路中流動或斷開,完全由開關(guān)來控制,如果你將開關(guān)設(shè)置為OFF,電子將停止流動,如果你再將其設(shè)置為ON,電子又會繼續(xù)流動。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號控制,我們可以將晶體管稱之為二進制設(shè)備。

  如果能夠?qū)⑷我鈹?shù)字準(zhǔn)確的用算盤上的珠子的狀態(tài)變化進行表示,并且能正確的讀出算盤上珠子狀態(tài)所表示的數(shù)字,那就具備了使用算盤進行計算的入門要求。那么接下類我們詳細(xì)了解一下cpu晶體管為什么會計算。

  

  cpu晶體管為什么會計算

  CPU的計算方式像算盤,算盤是打上多一個,打下來少一個,晶體管的開關(guān)用1和0表示,以二進制的方法來計算和讀取結(jié)果,算盤則是直接數(shù),表達(dá)方式不同而已,但無論是算盤或cpu計算,都不能直接乘除,只能加減,乘以幾就加幾次,除以幾就減幾次。

  感謝數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)家,數(shù)學(xué)讓這個世界變得邏輯透明,數(shù)學(xué)家讓我們明白這一切,cpu的邏輯單元依靠改變電平高低顯示0和1兩個狀態(tài),當(dāng)幾十個乃至幾億個邏輯單元并排,就能依靠讀取電平狀態(tài)得到很大的二進制數(shù)據(jù)1100010101…001010,這是計算的基礎(chǔ),對于簡單數(shù)學(xué)1+1或者2+(-1),按照二進制進位計算就好,復(fù)雜計算怎么辦12345*54321,化乘法為加法,化除法為減法,ok,那更復(fù)雜的函數(shù)計算呢,感謝傅立葉變換,任何周期函數(shù)都可以看作是正余弦函數(shù)的疊加,原理不在這里解釋,反正記住因為各種數(shù)學(xué)工具,平方開方微分積分,數(shù)據(jù)都能換成加法計算,當(dāng)然,算法不同也決定了效率不同,這個是后話了,回到問題,cpu就是這么在集成電路里面掰手指,然后自然而然的給了21世紀(jì)新的發(fā)展動力

  

  理解這個問題,首先你要具備一定的數(shù)電知識,CPU是由晶體管組成的,利用晶體管可以很輕易的搭建與門,或門,非門,這一點毋庸置疑吧,然后利用這些邏輯們就可以組成各種觸發(fā)器,這一點也不用多解釋,數(shù)電的基礎(chǔ)內(nèi)容,然后利用觸發(fā)器進一步組成移位寄存器等,到這里,你就可以輕易的組建一個加法器,減法器了,數(shù)字用0,1表示,對應(yīng)到電路中就是高電平和低電平,至于乘法和除法,最基本的運算單元也是加減法,到了這里,具備了基本的四則運算,也就具備了信息處理能力,無非就是用一定的規(guī)則組成成不同的0和1,當(dāng)你動手焊接出一個加法器的時候,你就徹底明白了。

  計算是對人來說的,晶體管才不會知道什么叫計算,他們只有兩種狀態(tài),高電平和低電平,也就是通常所說的0和1,晶體管通過不同的組合形成大的輸入輸出元件,這些元件再通過組合形成邏輯電路,這就說我們說的運算基礎(chǔ),邏輯電路再組合就形成運算電路,運算電路集成到一起形成CPU,再配合時鐘,就是我們所說的計算!所以計算是對整個CPU來說的,不是單一的晶體管!要了解很多,建議看看電子技術(shù)基礎(chǔ)反面的書籍!

  

  我看了下大家的回答都沒到點子上,實際上不管是電子管還是晶體管最終能形成編程性的功臣就是邏輯電路,通俗點可以看《三體》,里面有簡單的描述,專業(yè)點可以了解lisp語言,也就是說不管你用什么方法,只要實現(xiàn)了car、cdr、cons、quote、cond、atom、eq,這七個功能,就可以用這七個功能自由組合推出現(xiàn)代意義上的所有程序功能,那么通過高級的程序我們最終讓計算機擁有了十分強大的人工智能。

  

  想知道晶體管為什么會計算,首先你得了解什么是半導(dǎo)體(具體想了解自己百度去)廢話我就不多說了,半導(dǎo)體有個特點某些條件下他導(dǎo)電,某些條件下他又不導(dǎo)電,導(dǎo)電狀態(tài)用1表示。不導(dǎo)電狀態(tài)用0表示,其它的細(xì)節(jié)上面已經(jīng)有人說了我就不敘述了,想弄懂樓上所說的你必須清楚什么是頻率,人類是怎么利用頻率傳遞信息的!

  

  半導(dǎo)體重復(fù)導(dǎo)電狀態(tài)和不導(dǎo)電狀態(tài)的過程叫頻率,就像你敲鼓一樣,一秒敲一次頻率為1次/S,兩次為2次/S,半導(dǎo)體0-1的過程(也就是重復(fù)不導(dǎo)電狀態(tài)到導(dǎo)電狀態(tài)的過程)為1次頻率,重復(fù)兩次則為2次頻率,以此類推!如果把一次頻率表示為“我”,2次頻率表示為“長”,3次表示為“得”,4次表示為“帥”。那么晶體管先重復(fù)一次,再重復(fù)2次,然后3次,最后4次。那么這個過程就被解碼成“我長得帥”了。而芯片里數(shù)億晶體管的工作模式又不同,什么時候什么區(qū)域的晶體管是導(dǎo)電狀態(tài)還是不導(dǎo)電狀態(tài),靠指令集調(diào)度!

  

  不要想得太復(fù)雜 首先cpu內(nèi)部有很多基本的時序電路,把時序電路理解成“并不智能機械”就可以了,比如烤箱 你直接控制烤箱 烤箱盤子就是寄存器 設(shè)定的時間就是時鐘,也就是大家說的主頻啦,主頻是機器周期的倒數(shù)而已 把東西放進去,等一個時鐘,就變成了熟的,烤箱就好比于算數(shù)運算單元 這里面,最重要的是你,你要負(fù)責(zé)放東西,負(fù)責(zé)時序,把你換成一個稍微復(fù)雜點的時序電路,這個電路總是循環(huán)發(fā)出:從內(nèi)存取指令,解析指令中的操作和數(shù)據(jù),按照規(guī)定發(fā)出控制信號,的循環(huán)中,你就是控制器了 這就是一個cpu的基本基本工作原理 實際的話需要你看看書,推薦:how do it work

  

  CPU不能稱為晶體管。而是大規(guī)模集成電路,也稱為數(shù)字集成電路。是由N個開關(guān)電路組成。通過數(shù)字轉(zhuǎn)換,將普通數(shù)字變換成計算機語言。以0和1的不同組合,進行二進制運算。CPU只完成簡單的運算,復(fù)雜的運算是需要不同的程序輔助完成的。

  cpu晶體管為什么會計算

  與門、或門、非門、與非門、或非門、與或門。。。就靠這些來計算的。我國芯片制造起步較晚且科技儲備也相當(dāng)薄弱?,F(xiàn)在聽說在研制10nm以下技術(shù)的芯片證明我國在芯片領(lǐng)域有了很大進步。在計算機中軟件與硬件是同樣重要,個人造不了硬件那就多學(xué)學(xué)軟件。

  

  想了解cpu是如何計算的,先去了解下單片機吧,8位單片機,比64位的cpu好容易理解多了,實在不懂就去了解一下點陣模塊怎么工作的也行,就說點陣模塊吧,需要行掃描和場掃描信號,說出來只會更加糊涂

  cpu晶體管為什么會計算

  在了解CPU工作原理之前,我們先簡單談?wù)凜PU是如何生產(chǎn)出來的

  

  CPU是在特別純凈的硅材料上制造的。一個CPU芯片包含上百萬個精巧的晶體管。人們在一塊指甲蓋大小的硅片上,用化學(xué)的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此,從這個意義上說,CPU正是由晶體管組合而成的。簡單而言,晶體管就是微型電子開關(guān),它們是構(gòu)建CPU的基石,你可以把一個晶體管當(dāng)作一個電燈開關(guān),它們有個操作位,分別代表兩種狀態(tài):ON(開)和OFF(關(guān))。這一開一關(guān)就相當(dāng)于晶體管的連通與斷開,而這兩種狀態(tài)正好與二進制中的基礎(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”對應(yīng)!這樣,計算機就具備了處理信息的能力。

  但你不要以為,只有簡單的“0”和“1”兩種狀態(tài)的晶體管的原理很簡單,其實它們的發(fā)展是經(jīng)過科學(xué)家們多年的辛苦研究得來的。

  在晶體管之前,計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關(guān)來處理信息。后來,科研人員把兩個晶體管放置到一個硅晶體中,這樣便創(chuàng)作出第一個集成電路,再后來才有了微處理器。

  看到這里,你一定想知道,晶體管是如何利用“0”和“1”這兩種電子信號來執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的呢?

  其實,所有電子設(shè)備都有自己的電路和開關(guān),電子在電路中流動或斷開,完全由開關(guān)來控制,如果你將開關(guān)設(shè)置為OFF,電子將停止流動,如果你再將其設(shè)置為ON,電子又會繼續(xù)流動。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號控制,我們可以將晶體管稱之為二進制設(shè)備。

  

  這樣,晶體管的ON狀態(tài)用“1”來表示,而OFF狀態(tài)則用“0”來表示,就可以組成最簡單的二進制數(shù)。眾多晶體管產(chǎn)生的多個“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況,將其定義為字母、數(shù)字、顏色和圖形。舉個例子,十進位中的1在二進位模式時也是“1”,2在二進位模式時是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此類推,這就組成了計算機工作采用的二進制語言和數(shù)據(jù)。成組的晶體管聯(lián)合起來可以存儲數(shù)值,也可以進行邏輯運算和數(shù)字運算。加上石英時鐘的控制,晶體管組就像一部復(fù)雜的機器那樣同步地執(zhí)行它們的功能。

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( 發(fā)表人:陳翠 )

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