CPU(中央处理器)是计算机系统的主要组成部分之一,它的主要功能是进行各种计算。具体来说,CPU 可以执行以下几类计算:
算术运算:CPU 可以进行各种算术运算,如加、减、乘、除、取模等。这些运算可以用于各种数值计算,如科学计算、金融计算等。
逻辑运算:CPU 可以执行各种逻辑运算,如与、或、非、异或等。这些运算可以用于各种逻辑判断和控制流程。
内存操作:CPU 可以对内存进行读写操作,包括从内存中读取数据、向内存中写入数据、以及移动数据等。
控制指令:CPU 可以执行各种控制指令,如跳转、分支、循环等。这些指令可以用于控制程序的执行流程。
浮点运算:CPU 可以执行各种浮点数运算,如加、减、乘、除、开方等。这些运算可以用于处理大量的科学计算和图形渲染等计算。
总之,CPU 可以执行各种计算和指令,是计算机系统中的重要组成部分,对于计算机的性能和功能起着关键的作用。
CPU 是一块由逻辑器件组成的集成电路芯片。
最基本的逻辑器件,只有三种:与门、或门、非门。
由它们可以组合成:与非门、或非门、异或门。以及各种触发器……。
利用这些门电路,可以组成一个【一位全加器】,它可以实现:三个一位数相加,得出一位和数、和一位进位。
把 n 个全加器级联起来,就成了【n 位加法器】。
n 位加法器的逻辑电路图如下:
它有两个 n 位的二进制加数:An-1…A0 和 Bn-1…B0。
相加后,和,也是 n 位二进制数,即:Sn-1…S0。
此外,还有一个一位的进位,称为:Cn。
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假如做加法:7 + 15 = 22。
用四位加法器来运算,其过程和常规的算法相同,如下:
运算结果是:和数= 0 1 1 0 = 6、进位 = 1 = 16。
综合这五位数,正是:1 0 1 1 0 = 22。
正确无误!
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假如你弄丢了进位,会怎样呢?
丢了进位,你就少算了 16,这就是:7 + 15-16 = 7-1 = 6 !
丢了进位,+15 就相当于-1 !
丢了进位,正数,就成了负数!
丢了进位,加法,就成了减法!
此时,四位加法器的运算过程依然如下:
丢了进位,运算结果就只有:和数 = 0 1 1 0 = 6。
而这正是“7-1 = 6”的正确结果。
结论:只要你舍弃进位,用加法器,就能完成减法运算!
虽然,“+15”就是“-1”,看起来,不很直观。
但是,它们的关系,你一定能看出来:15 = 16 - 1。
通用的转换公式,就是:负数的补数 = 2^n + 负数。
如果你看不懂这些,你还是跟计算机老师去学“符号位原码反码取反加一符号位不变”吧。
但是,即使你背熟了那一套说法,你也不会懂得“计算机怎么做减法”。
为什么计算机专业老师总是拿那些来忽悠学生呢?
因为,计算机专业老师文化水平太洼,弄不明白小学算术题。他们只会跟风老外!
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虽然,乘法,可以用连加来完成,减法,也可以用连减来实现。但是,这么做就太慢了。
电子技术专业工程师,早已用逻辑电路设计出来了:乘法器电路、除法器电路。
用这些运算电路,就可以快速完成“加减乘除、与或非、移位”等等运算。
这些基本运算器,都集成在 CPU 芯片中,称为:算术逻辑单元(ALU)。
具体电路过于复杂,就不必深究了。