Como uma CPU é calculada em um nível de hardware? [fechadas]

Question

Eu entendo que uma CPU opera em um ciclo FDE e que existem vários registradores e contadores com os quais os dados são movidos entre eles. Eu também aprecio que esses dados se movam entre a memória e a CPU ao longo dos busses de dados.

No entanto, o que não consigo entender é como uma CPU realmente obedece a comandos, busca um dado específico e realiza uma operação nele.

Por favor, você poderia explicar como isso funciona em um nível de hardware. Talvez até algo como adicionar duas variáveis juntas.

Isso seria muito apreciado, pois é algo que eu simplesmente não consigo entender e minha pesquisa não resultou em nada!

    

Answer 1

As CPUs são basicamente uma rede massiva de transistores, várias combinações das quais representam portas lógicas. Ao contrário dos transistores analógicos, os transistores digitais nas CPUs e similares estão em (1) ou desligados (0).

Portas lógicas possuem entradas (1 ou 2 - A / B) e uma saída. Portões executam uma operação nas entradas. Alguns tipos de portas lógicas são os seguintes:

Oqueexatamenteosportõesnãoimportam,apenasafunçãoqueelesexecutam.Elespodemserinterruptoresfísicos,transistoresdiscretos,múltiplasportasemumpacoteDIP,depósitosemsilício,etc.

Vocêpodeconectarportasentresiparafazercoisasmaiscomplicadas.Porexemplo,comdoisportaisvocêpodefazerumsomadorde1bit:

Vocêprovavelmentedesejaadicionarmaisdeumbit,masvocêrealmenteprecisadeumadicionadorde"três bits" que suporte um "carry in":

agoravocêpodeconectaro"carry out" de um adicionador ao "carry in" de outro.

Amaneiramaissimplesde"ver" a saída dos seus somadores é conectar as linhas de saída a uma lâmpada LED ou lâmpada. A maneira mais simples de controlar a entrada de seus somadores é através de um comutador físico. Tipo de como o painel de controle do Altair antigo funcionava (embora, é claro, o painel de controle do Altair esteja conectado à CPU completa e não apenas a um simples somador):

Esteéumexemplodecomoaadiçãofunciona.UmaCPUmodernarealtembilhõesdeportaslógicasepossuiredesmuitomaiscomplexas,masasoperaçõesbásicasacimasãoasmesmas.

Este é um bom programa Windows / Mac se você quiser brincar com portas lógicas em tempo real. Também tem uma versão online.

EDIT: Leia isso também.

    

Answer 2

Essa é uma boa pergunta, algo que tenho curiosidade em aprender mais sobre mim mesmo. Pelo que posso dizer até agora:

• A unidade de controle gera o sinal com a instrução
• A unidade lógica aritmética executa o sinal com a instrução
• Os registros armazenam o sinal com a instrução para recuperação posterior

Acho que esses links podem ajudar a explicar mais, caso eu não responda à sua pergunta da maneira que você queria.

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