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张巧龙

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CPU如何计算1+1?如何进行四则运算的?

张巧龙 发布时间:2020-09-21 11:34:17 ,浏览量:0

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我们知道,人类进行运算的本质是查表,并且我们存储的表是有限的。那么,计算机是怎样进行四则运算的呢,也是查表吗?肯定不是。

今天,我们来说一说CPU是如何计算1+1的。

现代计算机又叫电子计算机,肯定是由电路和电子元件来实现的呗。

我们都知道一台计算机的核心就是处理器(CPU),它的职责就是运算。CPU是一块超大规模的集成电路,我们要想弄清楚计算机的运算机制就要了解集成电路是如何具有运算能力的;而集成电路是由大量晶体管等电子元件封装而成的,所以探究计算机的计算能力就可以从晶体管的功能入手。

晶体管如何表示0和1

从第一台计算机到EDVAC,这些计算机使用的都是电子管和二极管等元件,利用这些元件的开关特性实现二进制的计算。然而电子管元件有许多明显的缺点。例如,在运行时产生的热量太多,可靠性较差,运算速度不快,价格昂贵,体积庞大,这些都使计算机发展受到限制。于是,晶体管开始被用来作计算机的元件。

晶体管利用电讯号来控制自身的开合,而且开关速度可以非常快,实验室中的切换速度可达100GHz以上。使用了晶体管以后,电子线路的结构大大改观,进入了晶体管为代表的第二代电子计算机时代。

1947年贝尔实验室的肖克利等人发明了晶体管,又叫做三极管。下图是晶体管的电路符号。需要说明的是,晶体管有很多种类型,每种类型又分为N型和P型,下面图中的电路符号就是一个N型晶体管。

晶体管电路有导通和截止两种状态,这两种状态就可以作为“二进制”的基础。从模电角度来说晶体管还有放大状态,但是我们此处考虑的是晶体管应用于数字电路,只要求它作为开关电路,即能够导通和截止就可以了。

如上图所示,当b处电压>e处电压时,晶体管中c极和e极截止;当b处电压

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