在上一部《时序逻辑》中我们有了记忆。但光有记忆不叫计算机那叫硬盘。计算机之所以叫“计算”机是因为它能算。这一卷我们要讲两个硬汉的故事一个是运算器ALU他是肌肉猛男负责打架算数一个是控制器CU他是智囊军师负责指挥逻辑。⚔️ 第一章算术逻辑单元ALU—— 硅基世界的角斗士还记得我们之前讲的全加器吗那是他的基本细胞。现在的ALU就是由无数个全加器和逻辑门组成的超级怪兽。他的绝技加减乘除别以为乘除法很高级在ALU眼里乘法就是多次加法移位加除法就是多次减法。逻辑判断与、或、非、异或。这是他用来“思考”和“筛选”的能力。他的脾气标志位ALU在算完数后会根据结果给控制器发个脸色状态标志位进位Carry水桶满了溢出来了零Zero结果是0没东西了。溢出Overflow算炸了数据超出了表示范围比如两个正数加出了负数。符号Sign结果是正是负 第二章控制器—— 指挥交响乐的“暴君”有了肌肉ALU还得有大脑CU。控制器是CPU的神经中枢他的工作只有一个控制。取指-译码-执行这是计算机的一生循环。取指Fetch像贪吃蛇一样从内存里把指令“吃”进来PC寄存器工作。译码Decode把指令拆开看看是“加法”还是“跳转”指令译码器工作。执行Execute哪怕是天王老子只要指令来了也得乖乖执行发出微操作信号。两种统治方式组合逻辑控制硬布线像是精心设计的电路迷宫速度快但一旦设计好就改不了冷酷无情。微程序控制软布线像是给控制器装了个“操作系统”控制存储器灵活好改但速度稍微慢一点像个慈祥的老教授。 第三章指令的执行过程—— 一场精心编排的舞台剧当一条指令比如ADD R1, R2进入CPU会发生什么这就像一场舞台剧幕布拉开取指周期控制器指挥地址总线“去内存0x1000把指令拿回来”道具准备间址周期如果指令说要去取数据ALU会计算地址告诉内存“把R1和R2的值给我”高潮对决执行周期数据进入ALU咔咔一顿算结果产生。谢幕中断周期更新程序计数器PC准备下一条指令。
