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在了解CPU工作原理之前 , 我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的 。 CPU是在特别纯净的硅材料上制造的 。 一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管 。 人们在一块指甲盖大小的硅片上 , 用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管 。 因此 , 从这个意义上说 ,CPU正是由晶体管组合而成的 。 简单而言 , 晶体管就是微型电子开关 , 它们是构建CPU的基石 , 你可以把一个晶体管当作一个电灯开关 , 它们有个操作位 , 分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关) 。 这一开一关就相当于晶体管的连通与断开 , 而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样 , 计算机就具备了处理信息的能力 。
但你不要以为 , 只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单 , 其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的 。 在晶体管之前 , 计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息 。 后来 , 科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中 , 这样便创作出第一个集成电路 , 再后来才有了微处理器 。
看到这里 , 你一定想知道 , 晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实 , 所有电子设备都有自己的电路和开关 , 电子在电路中流动或断开 , 完全由开关来控制 , 如果你将开关设置为OFF , 电子将停止流动 , 如果你再将其设置为ON , 电子又会继续流动 。
晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制 , 我们可以将晶体管称之为二进制设备 。 这样 , 晶体管的ON状态用 “1”来表示 , 而OFF状态则用“0”来表示 , 就可以组成最简单的二进制数 。 众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况 , 将其定义为字母、数字、颜色和图形 。
【CPU|CPU的工作模式是什么?】举个例子 , 十进位中的1在二进位模式时也是“1” , 2在二进位模式时是“10” , 3是“11” , 4是“100” , 5是 “101” , 6是“110”等等 , 依此类推 , 这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据 。 成组的晶体管联合起来可以存储数值 , 也可以进行逻辑运算和数字运算 。 加上石英时钟的控制 , 晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能 。
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