Как работает процессор на уровне Физики? [закрыт]

#hardware #cpu

        
             
                
                    
                        
                            Закрыт. Данный вопрос необходимо конкретизировать. Ответы
на него в данный момент не принимаются.
                            
                        
                    
                
                            
                                
                
                        
                            
                        
                    
                        
                            Хотите улучшить этот вопрос? Переформулируйте вопрос,
чтобы он был сосредоточен только на одной проблеме, отредактировав его.
                        
                        Закрыт 2 года назад.
                                                                                
           
                
        
Изучая C++ у меня возник вопрос, как устроен ПК и как так происходит, что он «понимает»
данные ему команды? То есть как он понимает, что 2+2=4, он же не человек? 
    

Ответы

Ответ 1

Если хотите узнать подробно, то советую почитать классический труд Тоненбаума - "Архитектура
компьютера", где рассматриваются большинство уровней функционирования компьютера, начиная
с самого низкого. Большинство схем ниже взяты оттуда.

В современных компьютерах есть такой электрический элемент, как транзистор. Он представляет
из себя элемент с тремя ножками: коллектор, базу, эммитер. Но суть в том, что он умеет
в зависимости от сигнала на базу, выпускать ток или нет.



Сигнал на базу поступает из различных внешних источников - намагниченная дорожка
жесткого диска, проходящий луч лазера через CD-R или же замкнутый нажатой кнопкой на
клавиатуре контакт. Не важно, главное, что у нас теперь есть два состояния - есть сигнал
и нет сигнала.

А теперь самое интересное, мы может комбинировать эти транзисторы и получить различные
результаты на основе входящих на их базы сигналов.



На самом деле вы же уже знакомы с булевой алгеброй, когда на вход подаются различные
сигналы и получается в итоге другой? Ну так вот это оно и есть, это называется вентили.



А это значит, что теперь у нас есть целый конструктор! И на этом конструкторе мы
может создавать различные схемы, которые будут давать разный результат. Подали на базы
различные сигналы и получили на выходе результат.

Вот так выглядит схема сдвига и схема полусумматора. Объединив несколько полусумматоров,
мы как раз получим побайтовое сложение чисел, о чем вы и спрашиваете в вопросе.



Есть даже схемы, которые умеют хранить значение, так называемые защелки выполняющие
роль памяти (RS-триггер).



Как видите никакой магии, ну почти - на одном процессоре таких транзисторов умещается
миллиарды... нет, не так - МИЛЛИАРДЫ! Это огромнейшее количество различных схем различной
сложности и различного направления на паре квадратных сантиметров. Расчетом их упаковки
на процессор как правило занимаются специальные программы, человеку это не под силу
и создаются они с помощью высокоточной электроники. Сложно представимый научный прогресс
в маленькой коробочке рядом с вами. В общем как-то так.