CPU 如何在硬件层面进行计算？

Question 1

CPU 基本上是一个庞大的晶体管网络，晶体管的各种组合代表逻辑门。与模拟晶体管不同，CPU 等中的数字晶体管要么打开（1），要么关闭（0）。

逻辑门有输入（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：

这些门的具体内容并不重要，重要的是它们执行的功能。它们可能是物理开关、分立晶体管、DIP 封装上的多个门、硅上的沉积物等。

你可以将门电路连接起来，做更复杂的事情。例如，用两个门电路可以制作一个 1 位加法器：

您可能想要添加多个位，但您实际上需要一个支持“进位”的“三位”加法器：

所以现在您可以将一个加法器的“进位输出”连接到另一个加法器的“进位输入”。

要“查看”加法器的输出，最简单的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。有点像旧 Altair 的控制面板的工作方式（当然，Altair 的控制面板连接到整个 CPU，而不仅仅是一个简单的加法器）：

这就是加法工作原理的一个例子。真正的现代 CPU 有数十亿个逻辑门，并且有更复杂的逻辑门网络，但上述基本操作是相同的。

这如果您想实时玩转逻辑门，这是一款不错的 Windows/Mac 程序。它还有一个在线版本。

编辑：阅读这也。

Answer