CPU工作原理--要详解，具体到晶体管的操作

Question

想知道cpu如何进行运算。不要大概地说寄存器，跟那东西打交道已经很多了，想说更基本的。

比如说，运算1+1，计算机中晶体管由谁，怎么样来控制电路的通断。如果说不明白要解释晶体管的元件特性。

100分，如果全是copy的答案那我宁可谁也不给。

Answer 1

CPU的工作原理是：

1、取指令: CPU的控制器从内存读取一条指令并放入指令寄存器。 

指令的格式一般是：操作码就是汇编语言里的mov, add, jmp等符号码；操作数地址说明该指令需要的操作数所在的地方，是在内存里还是在CPU的内部寄存器里。

2、指令译码(解码) ：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作(就是指令里的操作码)、操作数在哪里(操作数的地址)。

3、执行指令(写回)：以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的暂存器，以供随后指令快速存取。

4、修改指令计数器，决定下一条指令的地址。

扩展资料：

CPU 主要功能包括：处理指令、执行操作、要求进行动作、控制时间、处理数据。

通常在使用工业计算机时，都需要通过 CPU 来计算结果，并将二进制数（实际为 BCD 码，用 4 位二进制数表示十进制以提高效率）转换成我们常用的十进制数字或字体，图形等等。CPU 的基本电气元件是晶体管。

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

Answer 2

CPU是由数百万在显微镜下才能看得见的晶体管，经过化学的和照相平板印刷的过程，蚀刻到一块磨光了的只有你拇指甲盖大小的硅片上而形成的。
那些微小的晶体管用来存储表示0、1的电荷，而0、1则构成了计算机所能使用的二进制语言。成组的晶体管连在一起存储数据；它们还对数据进行逻辑的和数学的计算，并且借助于一个石英的晶体钟，像同步的游泳者一样协调一致地发挥作用。简言之，它们能够处理数据。
跟踪指令的处理过程
以下是CPU的工作过程：指令指示器指向内存中存放指令的地方。取指器在那里取出指令，并把它交给解码器。解码器解释指令，并决定为完成该指令需要哪些步骤。（一条指令可以由许多按规定顺序完成的步骤组成。）
然后，ALU执行指令所要求的操作：它对数据进行加、减运算，或者其它的一些处理。在CPU解释并执行完一条指令后，控制器会告诉取指器在内存中取出下一条指令。这个过程一直持续着――一条指令接一条指令，以令人眼花的速度运行――直到最后，产生你在屏幕上所见的结果。一个程序，例如文字处理，就是由一系列的指令和数据构成的。
为了使一切都按时发生，各组成部分还需要一个时钟发生器。时钟发生器是用来调节CPU的每一个动作的。像节拍器一样，它发出调整CPU步伐的脉冲。这些脉冲是以每秒数百万次，或者兆赫兹来计算的，后者，你也许还记得，是CPU原始频率的计量单位。时钟发生器每秒钟发出的脉冲越多，CPU的运行速度就越快。在相同的条件下，700 MHz的CPU比600 MHz的CPU运行得快，但是，对于几个CPU的并行以及其它的形式来说，这些数字的意义并不那么重大

Answer 3

在了解CPU工作原理之前，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。

Answer 4

本视频演示了双极结型晶体管（BJT）的工作，实际应用包括晶体管作为放大器,以及开关。视频内容包括:硅原子的结构、掺杂、N型掺杂、P型掺杂、二极管的工作原理、NPN晶体管的工作和双级放大等。

Answer 5

晶体管有两个状态，一个是电流通过，一个是电流不通过
就是与门和非门
只要有东西能控制晶体管的这两种状态，那么就能用这个表示二进制的0和1

首先CPU内部是集成了一些最基本的规则的，最简单的就是加法和乘法控制器
你给电脑一个1+1的信号，就不说输入设备是怎么将它变成电子信号的
那么CPU接到这个信号之后，+的指令就让它将计算加法的晶体管打开，电流就到了加法，而不是乘法。然后是1，于是电流就走1，然后又是1，电流再走1
于是就是3条通路，这三条通路最终汇总到2，于是结果就是2
若是1+2等于3，也是一样的道理，就是其中一个支路走的是2不是1，最后指向的结果便不一样

说白了就有点像一颗大树树根的无数分叉，每到了一个岔口就用晶体管的特性进行筛选，最后指向特定的结果。