CPU 在硬件层面上是如何计算的？

Question

我知道 CPU 在 FDE 周期上运行，并且有各种寄存器和计数器可以在数据之间移动。我也很欣赏这些数据沿着数据总线在内存和 CPU 之间移动。

但是，我无法理解的是，CPU 如何实际执行命令、获取特定数据，然后对其执行操作。

请您解释一下这是如何在硬件级别上工作的。也许甚至只是将两个变量加在一起。

这将不胜感激，因为这是我根本无法理解的事情，而且我的研究一无所获！

Answer 1

CPU 基本上是一个庞大的晶体管网络，其各种组合代表逻辑门。与模拟晶体管不同，CPU 中的数字晶体管等要么开 (1) 要么关 (0)。

逻辑门具有输入（1 或 2 - A/B）和输出。门对输入执行操作。一些类型的逻辑门如下：

门究竟是什么并不重要，重要的是它们执行的功能。它们可以是物理开关、分立晶体管、DIP 封装上的多个门、硅上的沉积物等。

您可以将门相互连接来做更复杂的事情。例如，使用两个门，您可以制作一个 1 位加法器：

您可能想要添加多个位，但您确实需要一个支持“进位”的“三位”加法器：

所以现在您可以将一个加法器的“进位”连接到另一个加法器的“进位”。

“查看”加法器输出的最简单方法是将输出线连接到 LED 灯或灯泡。控制加法器输入的最简单方法是通过物理开关。老式 Altair 的控制面板是如何工作的（当然 Altair 的控制面板连接到完整的 CPU 而不仅仅是一个简单的加法器）：

所以这是添加如何工作的一个例子。一个真正的现代 CPU 有数十亿个逻辑门，并且有更复杂的网络，但上面的基本操作是相同的。

如果您想实时玩转逻辑门，这是一个很好的 Windows/Mac 程序。它还有一个在线版本。

编辑：也读这个。