cpu工作原理是什麼

2022-02-10 05:19:29 字數 933 閱讀 3353

1樓:

在瞭解cpu工作原理之前,我們先簡單談談cpu是如何生產出來的。cpu是在特別純淨的矽材料上製造的。一個cpu晶片包含上百萬個精巧的電晶體。

人們在一塊指甲蓋大小的矽片上,用化學的方法蝕刻或光刻出電晶體。因此,從這個意義上說,cpu正是由電晶體組合而成的。簡單而言,電晶體就是微型電子開關,它們是構建cpu的基石,你可以把一個電晶體當作一個電燈開關,它們有個操作位,分別代表兩種狀態:

on(開)和off(關)。這一開一關就相當於電晶體的連通與斷開,而這兩種狀態正好與二進位制中的基礎狀態「0」和「1」對應!這樣,計算機就具備了處理資訊的能力。

但你不要以為,只有簡單的「0」和「1」兩種狀態的電晶體的原理很簡單,其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的。在電晶體之前,計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關來處理資訊。後來,科研人員把兩個電晶體放置到一個矽晶體中,這樣便創作出第一個積體電路,再後來才有了微處理器。

看到這裡,你一定想知道,電晶體是如何利用「0」和「1」這兩種電子訊號來執行指令和處理資料的呢?其實,所有電子裝置都有自己的電路和開關,電子在電路中流動或斷開,完全由開關來控制,如果你將開關設定為off,電子將停止流動,如果你再將其設定為on,電子又會繼續流動。電晶體的這種on與off的切換隻由電子訊號控制,我們可以將電晶體稱之為二進位制裝置。

這樣,電晶體的on狀態用「1」來表示,而off狀態則用「0」來表示,就可以組成最簡單的二進位制數。眾多電晶體產生的多個「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採用的二進位制語言和資料。

成組的電晶體聯合起來可以儲存數值,也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鐘的控制,電晶體組就像一部複雜的機器那樣同步地執行它們的功能。

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