關(guān)于CPU的胡言亂語

工作多年的資深程序員也未必說得清楚，即便是匯編高手也不一定能準(zhǔn)確描述，大部分人對這些幾乎沒有興趣，照樣能寫出優(yōu)秀的程序。
作為一個學(xué)生時代就開始對電子電路發(fā)生興趣的愛好者，模擬電路自然很好理解，也很形象，比如一個波形經(jīng)過放大，變成電壓更高的相同的波形，比如發(fā)光二極管加上一個正向電壓就會發(fā)光......可是，一旦接觸到數(shù)字電路，這些東西都排不上了用場，有種不會外語的中國人到了外國的感覺。
數(shù)字電路接觸多了，大概也理解了一些皮毛，不過是輸入一個高或低的電平，輸出一個高或低的電平，這些規(guī)則是設(shè)計好的（程序），這些與非或門就是最原始最純樸的CPU，而這些程序是固化的，焊接上去就那個樣子的，你輸入一串脈沖，它就按照規(guī)則輸出一串脈沖，如此這般。
后來，接觸了編程，先學(xué)了高級語言VB、VB.net，再瀏覽過幾本C語言，瞻仰了一下匯編語言，不明覺歷??！時間長了，感覺也就那么回事，沒什么深奧的，只要下功夫研究，完全可以成為一個合格的程序員，就這么感覺著突然就少了興趣，唉，人就是這么及安！

許多年來，對數(shù)字電路到程序之間的聯(lián)絡(luò)，一直處于糊涂一盆的狀態(tài)，苦于沒有名師指點(diǎn)，也缺乏這方面的資料，頓時感到那些所謂講師都是書呆子，我堅信他們可以照本宣科地把匯編指令倒背如流，卻講不明白CPU內(nèi)部那些神奇的脈沖是如何跳躍的，這是我所關(guān)心的，我想也是很多人關(guān)心的。

下面，就按我的個人傻瓜式的理解描述一下我認(rèn)為的CPU工作原理，太雷人，游客請止步，防止觸電身亡！

先說內(nèi)存，內(nèi)存就像一張方格信紙，每行多個列，共有多上行都是固定的。這張方格紙被劃了幾個區(qū)域，分別存放不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)。內(nèi)存又像一塊黑板，所有的演算過程都要在黑板上進(jìn)行。
舉個例子，老師在黑板上講課，學(xué)生問：“1+1=？”，老師拿起粉筆（CPU的指針），在黑板上寫下了“1+1=” ，相當(dāng)于在方格紙上占了4個格（事實(shí)上不是那么少，先不管它），眾所周知，CPU是靠程序發(fā)出指令的，所以這時候程序員的指令必定是要求CPU進(jìn)行加法運(yùn)算，假設(shè)這個等號就是要求運(yùn)算的指令，那么“1+1”這個算式就會被CPU編譯成10010100101100010001110001......這樣的二進(jìn)制機(jī)器碼送進(jìn)CPU內(nèi)部的加法器，然后輸出一串011101010010011100101......之類的結(jié)果，結(jié)果放在哪里呢，自然是寫在黑板上，同理，放在方格紙的指定位置（這個位置必須是閑置的，不然會將原來的格子里的數(shù)據(jù)擦除，帶來不可知的后果）。于是就完成了計算的過程。
如果覺得還是難以理解，那我舉個更淺顯的例子。以前給火鍋店修理過一臺羊肉切片機(jī)，這種機(jī)器是通過調(diào)整切刀的間隙達(dá)到調(diào)整羊肉片的厚薄的，這里的羊肉就代表需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)，間隙的大小就代表邏輯算法，如果切刀間隙是固定的，那么你放進(jìn)去一斤羊肉，會切出5盤肉片（老板好黑?。矸胚M(jìn)兩斤羊肉就出出10盤肉片。這里的羊肉、肉片都是要占用空間的（內(nèi)存），羊肉片端出去上桌（輸出），內(nèi)存的數(shù)據(jù)就完成了任務(wù)。

按照這樣似是而非的邏輯，發(fā)揮我胡思亂想的特長，CPU內(nèi)部世界林立著幾億個二極管，這些二極管組成了各種各樣的邏輯電路，隨時等待著羊肉的到來，在迅雷不及掩耳盜鈴的時間內(nèi)切出了一盤一盤的羊肉片，羊肉絲，羊肉塊，羊肉丁......
這是最簡單的一個運(yùn)算，而程序往往十分復(fù)雜和冗長，CPU像一個不知疲倦的工人，時刻等著下一條指令?；氐絼偛欧礁窦埬莻€思路上來，所有的程序代碼必須在內(nèi)存上進(jìn)行存放才能進(jìn)入CPU進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算后的結(jié)果也必須寫在內(nèi)存里，這就像老師不能把1+1的結(jié)果“2”放在心里一樣，他必須寫在黑板上。

CPU在內(nèi)存這張方格紙上讀取和寫入數(shù)據(jù)的時候，并不像我們寫文章從左到右，從上到下一個字一個字，一行一行地寫，而是隨時進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，神經(jīng)病一樣，它可能走著走著突然就跳走了，然后又突然跳回來，它的節(jié)奏永遠(yuǎn)是那么齊整，他跳一百米和一米的時間是一樣的，不可思議吧！

這就是我所理解的CPU底層工作的狀態(tài)，不管你懂不懂，反正我是似懂非懂。至于如何將結(jié)果送到顯示器，如何將鼠標(biāo)鍵盤的數(shù)據(jù)送進(jìn)來，這不屬于最底層，不是今天學(xué)習(xí)的筆記。這些東西相對還是容易理解的，至少我真的略知一二。