CPU具体是如何工作的？
工作多年的资深程序员也未必说得清楚，即便是汇编高手也不一定能准确描述，大部分人对这些几乎没有兴趣，照样能写出优秀的程序。
作为一个学生时代就开始对电子电路发生兴趣的爱好者，模拟电路自然很好理解，也很形象，比如一个波形经过放大，变成电压更高的相同的波形，比如发光二极管加上一个正向电压就会发光......可是，一旦接触到数字电路，这些东西都排不上了用场，有种不会外语的中国人到了外国的感觉。
数字电路接触多了，大概也理解了一些皮毛，不过是输入一个高或低的电平，输出一个高或低的电平，这些规则是设计好的（程序），这些与非或门就是最原始最纯朴的CPU，而这些程序是固化的，焊接上去就那个样子的，你输入一串脉冲，它就按照规则输出一串脉冲，如此这般。
后来，接触了编程，先学了高级语言VB、VB.net，再浏览过几本C语言，瞻仰了一下汇编语言，不明觉历啊！时间长了，感觉也就那么回事，没什么深奥的，只要下功夫研究，完全可以成为一个合格的程序员，就这么感觉着突然就少了兴趣，唉，人就是这么及安！ 许多年来，对数字电路到程序之间的联络，一直处于糊涂一盆的状态，苦于没有名师指点，也缺乏这方面的资料，顿时感到那些所谓讲师都是书呆子，我坚信他们可以照本宣科地把汇编指令倒背如流，却讲不明白CPU内部那些神奇的脉冲是如何跳跃的，这是我所关心的，我想也是很多人关心的。
下面，就按我的个人傻瓜式的理解描述一下我认为的CPU工作原理，太雷人，游客请止步，防止触电身亡！
先说内存，内存就像一张方格信纸，每行多个列，共有多上行都是固定的。这张方格纸被划了几个区域，分别存放不同性质的数据。内存又像一块黑板，所有的演算过程都要在黑板上进行。
举个例子，老师在黑板上讲课，学生问：“1+1=？”，老师拿起粉笔（CPU的指针），在黑板上写下了“1+1=” ，相当于在方格纸上占了4个格（事实上不是那么少，先不管它），众所周知，CPU是靠程序发出指令的，所以这时候程序员的指令必定是要求CPU进行加法运算，假设这个等号就是要求运算的指令，那么“1+1”这个算式就会被CPU编译成10010100101100010001110001......这样的二进制机器码送进CPU内部的加法器，然后输出一串011101010010011100101......之类的结果，结果放在哪里呢，自然是写在黑板上，同理，放在方格纸的指定位置（这个位置必须是闲置的，不然会将原来的格子里的数据擦除，带来不可知的后果）。于是就完成了计算的过程。
如果觉得还是难以理解，那我举个更浅显的例子。以前给火锅店修理过一台羊肉切片机，这种机器是通过调整切刀的间隙达到调整羊肉片的厚薄的，这里的羊肉就代表需要运算的数据，间隙的大小就代表逻辑算法，如果切刀间隙是固定的，那么你放进去一斤羊肉，会切出5盘肉片（老板好黑！），同理放进两斤羊肉就出出10盘肉片。这里的羊肉、肉片都是要占用空间的（内存），羊肉片端出去上桌（输出），内存的数据就完成了任务。
按照这样似是而非的逻辑，发挥我胡思乱想的特长，CPU内部世界林立着几亿个二极管，这些二极管组成了各种各样的逻辑电路，随时等待着羊肉的到来，在迅雷不及掩耳盗铃的时间内切出了一盘一盘的羊肉片，羊肉丝，羊肉块，羊肉丁......
这是最简单的一个运算，而程序往往十分复杂和冗长，CPU像一个不知疲倦的工人，时刻等着下一条指令。回到刚才方格纸那个思路上来，所有的程序代码必须在内存上进行存放才能进入CPU进行运算，运算后的结果也必须写在内存里，这就像老师不能把1+1的结果“2”放在心里一样，他必须写在黑板上。
CPU在内存这张方格纸上读取和写入数据的时候，并不像我们写**从左到右，从上到下一个字一个字，一行一行地写，而是随时进行跳转，神经病一样，它可能走着走着突然就跳走了，然后又突然跳回来，它的节奏永远是那么齐整，他跳一百米和一米的时间是一样的，不可思议吧！
这就是我所理解的CPU底层工作的状态，不管你懂不懂，反正我是似懂非懂。至于如何将结果送到显示器，如何将鼠标键盘的数据送进来，这不属于最底层，不是今天学习的笔记。这些东西相对还是容易理解的，至少我真的略知一二。
|
楼主
标题置顶
标题高亮
