大家好，今天小編關(guān)注到一個(gè)比較有意思的話題，就是關(guān)于計(jì)算機(jī)的機(jī)械原理是什么的問題，于是小編就整理了1個(gè)相關(guān)介紹計(jì)算機(jī)的機(jī)械原理是什么的解答，讓我們一起看看吧。

1. CPU的工作原理是什么？

CPU的工作原理是什么？

這是一個(gè)需要很多個(gè)的硬件知識(shí)點(diǎn)才能在合理水平上理解的問題。

畫一個(gè)黑匣子，***設(shè)是CPU。
在高層次上，這個(gè)盒子只做兩件事：

1. 它消耗投入。
2. 它產(chǎn)生輸出。

現(xiàn)在可以告訴這個(gè)盒子，“加1和2”。你給了它三個(gè)輸入：

1. 指令：“添加”
2. 第一個(gè)操作數(shù)：“1”
3. 第二個(gè)操作數(shù)：“2”

這個(gè)盒子會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出（在這種情況下，大概是3）。

如果你沒有工程學(xué)位，或者你沒有參加課程，這個(gè)框的組成可能超出了這個(gè)答案的范圍。為了使其達(dá)到更高的水平，該盒子由門組成，可以允許電流流過，或者防止電流基于施加于其上的另一電壓而流動(dòng)。如果你想看到這些如何用來(lái)表達(dá)邏輯的例子，使用網(wǎng)上搜索“NMOS”，“PMOS”，“CMOS”，“CMOS圖”，“XOR門結(jié)構(gòu)”等必要的理論點(diǎn)。

然而，更重要一點(diǎn)，如果有足夠的晶體管，可能會(huì)出現(xiàn)某些更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和指令。例如，在可能存在于筆記本電腦內(nèi)部的x86_64處理器中，那么就應(yīng)該要說(shuō)“將內(nèi)存地址0x8***E82和內(nèi)存地址0x8***EFA中的內(nèi)容添加到內(nèi)存中，而不是說(shuō)”Add 1 and 2“導(dǎo)致內(nèi)存地址為0x89B78C“。

那么在這里，給了它四個(gè)輸入：

1. 指令：“添加”
2. 第一個(gè)操作數(shù)：“內(nèi)存地址0x8***E82中的項(xiàng)目”
3. 第二個(gè)操作數(shù)：“內(nèi)存地址0x8***EFA中的項(xiàng)目”
4. 結(jié)果如何處理：“將結(jié)果存儲(chǔ)在內(nèi)存地址0x89B78C中”

與大多數(shù)人想到計(jì)算機(jī)可視化的一般運(yùn)動(dòng)和總體畫面（雖然它們?cè)谟布矫嫒匀环浅?fù)雜）相比，這些說(shuō)明仍然非常簡(jiǎn)陋。

例如，如果我發(fā)送一條指令在某個(gè)內(nèi)存地址上存儲(chǔ)某個(gè)值（可能為0xFFFFFF），并且該內(nèi)存地址對(duì)應(yīng)某個(gè)顯示輸出，那么我可能會(huì)無(wú)意中將屏幕上的某個(gè)像素變?yōu)榘咨蛘咂渌伾?/span>。

CPU只是一個(gè)復(fù)雜的工具，可以將簡(jiǎn)單的輸入變成簡(jiǎn)單的輸出。但是，如果這些指令中有幾條并行發(fā)生，并且每秒發(fā)生數(shù)十億條指令，那么所有這些小的變化累積地形成了我們注意到并與之交互的宏觀效果（以及許多您不知道的變化，正如我們使用電腦看***，打游戲）。

簡(jiǎn)單的晶體管組成的邏輯電路，邏輯電路課程上有幾個(gè)晶體管組成與門，非門，多個(gè)與非門組成鎖存器，多個(gè)鎖存器組成存儲(chǔ)器。關(guān)于計(jì)算方面其實(shí)把咱們的數(shù)學(xué)算法如加減乘除轉(zhuǎn)化成邏輯運(yùn)算的位運(yùn)算，比如，與運(yùn)算，或運(yùn)算，等等。與運(yùn)算就是串聯(lián)電路，或運(yùn)算就是并聯(lián)電路，很好理解。加法器是有很多的與運(yùn)算，或運(yùn)算等等邏輯運(yùn)算單元，乘法器也是類似。很多乘法器，加法器，除法器，浮點(diǎn)運(yùn)算器，整數(shù)運(yùn)算器等等共同組成了各種流水線。一條指令會(huì)被流水線上每個(gè)"成員"加工，最終輸出數(shù)據(jù)。組成可以簡(jiǎn)單的這樣表示:晶體管->與,非門->乘法，加法，除法器->運(yùn)算單元->流水線->cpu?，F(xiàn)在的CPU有幾億個(gè)晶體管組成，完成一個(gè)功能齊全的CPU。晶體管俗話就是二極管，三極管，這些晶體管只是邏輯作用所以可以做的很小，CPU流片有40nm工藝啥的指的就是晶體管做的大小，做的越小，同一塊面積的CPU硅片就能裝更多的晶體管，CPU性能越好。CPU感覺像很多工人拿算盤組成的工廠，晶體振蕩器像一個(gè)喊口號(hào)的，當(dāng)"晶振"喊一聲，流水線上的"工人"一起動(dòng)一下算盤，一個(gè)小CPU工廠有幾億甚至幾十億的"工人"，他們一起工作，完成數(shù)據(jù)加工，這就是我理解的CPU。

朋友們好，我是電子及工控技術(shù)，我來(lái)回答這個(gè)問題。CPU是中央處理器的一個(gè)簡(jiǎn)稱，我們聽這個(gè)名字就知道它就像我們?nèi)说拇竽X一樣具有指揮、計(jì)算和協(xié)調(diào)作用，就像我們身體各部位的一舉一動(dòng)都要受我們大腦控制一樣。那么于此相同CPU也是控制著集成電路中的各種信息，在電路中的各種信息都要向CPU報(bào)到，由CPU來(lái)做決定。在有的控制電路中CPU是分離出來(lái)的，單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)集成芯片實(shí)現(xiàn)CPU的功能，例如我們所用的電腦主板中，它就有專用的CPU處理芯片，現(xiàn)在為了提高CPU的處理數(shù)據(jù)的速度，在有的CPU芯片中都增加了2個(gè)CPU功能模塊，我們稱為雙核CPU，有的為了提高更快的速度，甚至增加了4個(gè)CPU或者8個(gè)CPU等等。

還有的芯片是把一個(gè)CPU功能模塊與其它功能的集成電路做在一個(gè)芯片里，比如我們所使用的各種類型的單片機(jī)，就是這種集成芯片。它把具有存儲(chǔ)功能的模塊放在芯片里、還有與外界進(jìn)行信息交流的通道I/O口也放在芯片里、以及別人向它提出請(qǐng)求處理突發(fā)***的這種功能部件也集成在這個(gè)芯片里等等，這種單片機(jī)芯片叫微處理器，簡(jiǎn)稱MCU。

CPU（中央處理器）的構(gòu)成

CPU不僅是電腦信息的處理中心，而且在其它的設(shè)備中所用到的控制芯片里也具有核心的位置，例如我們所用的手機(jī)、還有用單片機(jī)控制的電子設(shè)備等等。為了能夠說(shuō)明白CPU工作的來(lái)龍去脈，我們先來(lái)看看它的結(jié)構(gòu)吧。

首先我們把CPU可以分為三個(gè)職能部門，第一個(gè)是負(fù)責(zé)各種運(yùn)算的計(jì)算器，它的學(xué)名叫數(shù)學(xué)邏輯單元（ALU），它們的主要職能是負(fù)責(zé)加、減、乘和除的運(yùn)算外，還負(fù)責(zé)各種邏輯運(yùn)算，比如與、或、非、異或以及移位等計(jì)算，它如同我們生活中的會(huì)計(jì)一樣，是運(yùn)算的一把好手。

第二個(gè)職能部門是控制器，在它的下面又有三個(gè)子機(jī)構(gòu)，一個(gè)是存放各種命令的儲(chǔ)存室，CPU的各種命令都存放在這里；另一個(gè)是傳送命令的譯碼室，CPU發(fā)出的各種命令需要在這里進(jìn)行解碼與解析、分發(fā)。它類似我們看到單位中的傳達(dá)室，是用來(lái)發(fā)送各種命令的地方；最后一個(gè)是定時(shí)邏輯執(zhí)行部門，CPU發(fā)出的各種命令都需要這個(gè)部門去執(zhí)行，它主要是協(xié)調(diào)CPU發(fā)出的各種命令，然后也要協(xié)調(diào)CPU外部的信息。

第三個(gè)職能部門是儲(chǔ)存室，CPU經(jīng)常使用的各種數(shù)據(jù)都要存在這里，其CPU結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

CPU（中央處理器）的工作過程

下面我們?cè)僬f(shuō)說(shuō)CPU里的信息是如何傳遞和執(zhí)行的，為了能夠說(shuō)明問題，我們舉出一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子。比如我們要讓CPU處理一個(gè)“1+1”這個(gè)算數(shù)式子的任務(wù)。首先我們從計(jì)算機(jī)中輸入這樣一個(gè)任務(wù)給CPU后，這時(shí)CPU會(huì)發(fā)出一個(gè)“命令”給控制器中的儲(chǔ)存室，它接到這個(gè)“命令”后要送到控制器中的譯碼室進(jìn)行譯碼，這個(gè)意思是看看CPU發(fā)出的是一個(gè)什么命令。然后把譯碼的結(jié)果再送到邏輯控制執(zhí)行部門，這個(gè)定時(shí)邏輯執(zhí)行部門就會(huì)發(fā)出各種定時(shí)命令和控制命令，最后再把這個(gè)命令送到CPU的內(nèi)部負(fù)責(zé)運(yùn)算的部門（ALU）開始對(duì)這個(gè)算式進(jìn)行計(jì)算，然后它把計(jì)算好的結(jié)果送到控制器中的存儲(chǔ)室暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)，這就是CPU整個(gè)工作的過程。雖然我們說(shuō)的比較多，只不過這一系列動(dòng)作是在一瞬間就完成了。

如果我們想要看CPU執(zhí)行的結(jié)果，然后我們?cè)俳oCPU一個(gè)命令，它就會(huì)按照我們給出的命令輸出計(jì)算的結(jié)果了。我們所給出的命令就是我們用計(jì)算機(jī)指令編寫的計(jì)算機(jī)程序，可以用匯編語(yǔ)言編寫也可以用C語(yǔ)言編寫或者其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是可以的。

由此可見我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明CPU的工作原理，我們要知道當(dāng)CPU遇到其它指令的時(shí)候也就是不斷重復(fù)這一過程的。

以上就是我對(duì)這個(gè)問題的解答，希望能幫你解惑。歡迎朋友參與討論，敬請(qǐng)關(guān)注電子及工控技術(shù)，答題不易，感謝點(diǎn)贊。

到此，以上就是小編對(duì)于計(jì)算機(jī)的機(jī)械原理是什么的問題就介紹到這了，希望介紹關(guān)于計(jì)算機(jī)的機(jī)械原理是什么的1點(diǎn)解答對(duì)大家有用。