第67章 攻关CPU技术第2/2段
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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