通过自制CPU来彻底理解CPU的工作原理

每天摸着CPU,摸了20多年,却总是无法彻底理解CPU的工作原理,还有比这更郁闷的事吗?所以我决定攻克这一世界(我个人的世界)难题,自己做一个CPU来理解CPU的工作原理。

    “ 造一个什么样的CPU好呢?Intel i7那样的CPU好不好?”

     “好是好!可我现在也只敢在心里想一想,毕竟我幼儿园都没毕业,说出去,全世界的目光都要变异了啊!”

     “那将就点,造个Intel 4004这样的CPU,毕竟这只是用来理解CPU的原理。”

     “不错,这个CPU简单,可是需要2250个晶体管,我都失业一年多了,没钱买------”

     “唉!难道这一伟大工程,要胎死腹中吗?”

     “不!绝不能半途而废!”

     受条件限制,最后我决定,先在心里造一个最简单的CPU,然后再买材料制造。最简单,意味着要把很多次要的东西去掉。如下图,如果还要简化,该怎么简化?我想了很久,最后决定造一个0位CPU,既然是0位CPU,那么寄存器和ALU就都可以去掉了,最后只剩下控制器。也许你会大叫:都去掉了那还叫什么CPU?还有什么用?稍安勿躁,简化只为触及CPU最本质的原理,而理解了最本质的原理,就如同理解了原子核的原理可以制作原子弹一样,你也可以制造不同于现在CPU的CPU。

     

     

     

     

    现在剩一个控制器了,不能再减了!再减就什么都没有了!虽然不能把控制器减掉,但是可以简化啊!控制器有输入,有输出,把它简化到最简单的状态,就是只有一个输入,一个输出,



     最终的CPU原理也就出来了,就是:控制+控制。控制器输出信息控制外部器件,外部器件的运算结果又控制了控制器。

     用实物来搭建最小的CPU会是什么样?


    这不就是一个振荡器吗?我最初也没想到,把CPU精简到最小会是一个振荡器!但它的确是,那自然就有它的道理。君不见每个CPU要运行,由振荡电路产生的时钟信号是必不可少的吗?没有振荡电路,CPU就是一块石头,是死的。而没有CPU中的其它电路,振荡器还是一样的工作。现实中振荡电路和CPU是分开的,给人理解带来困惑。事实是一切的起源在于振荡器产生的时钟。

    至于造实物,已经没有必要了,因为20多年前就已经做过,别人还用这个电路加变压器电翻了一大片鱼,说来真是好笑,你所追求的,本来你就拥有。

    凤凰涅槃,现在可以从这里开始,添加译码电路,寄存器,运算单元,来实现更完整的CPU了!

    


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