首先咱們先來點(diǎn)表面的虛的，說明一下計(jì)算機(jī)的構(gòu)成

計(jì)算機(jī)由集成電路(IC解总，Integrated Circuit)組成,計(jì)算機(jī)的硬件有三個(gè)基本要素宇葱，CPU是計(jì)算機(jī)的大腦，負(fù)責(zé)解釋往史、執(zhí)行程序仗颈。內(nèi)存中存放著程序(程序是指令和數(shù)據(jù)的集合,比如 a = 1 + 2,"+"操作是指令，1椎例、2是數(shù)據(jù))挨决。I/O是Input/Output（輸入/輸出）的縮寫，負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備（周邊設(shè)備）連接在一起订歪。一臺(tái)計(jì)算機(jī)脖祈，除了CPU、內(nèi)存刷晋、和I/O盖高，還需要若干輔助元件，驅(qū)動(dòng)CPU運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)鐘信號(hào)

再看一下眼虱，從編寫好的代碼到運(yùn)行在計(jì)算機(jī)的過程

然后再看下CPU的構(gòu)成

CPU

既然數(shù)據(jù)的運(yùn)算是在CPU中進(jìn)行的喻奥，那么在CPU內(nèi)部就應(yīng)該有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方(比如運(yùn)算 1+ 1+ 1，先運(yùn)算1+1,把結(jié)果存起來捏悬，再進(jìn)行+1運(yùn)算)撞蚕。這種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方叫作“寄存器”，CPU和內(nèi)存是由許多晶體管組成的電子部件过牙，通常稱為IC （Integrated Circuit甥厦，集成電路）。從功能方面來看寇钉，如下圖矫渔，CPU的內(nèi)部由寄存器、控制器摧莽、運(yùn)算器和時(shí)鐘四個(gè)部分構(gòu)成庙洼，各部分之間由電流信號(hào)相互連通。

寄存器可用來暫存指令镊辕、數(shù)據(jù)等處理對(duì)象油够，可以將其看作是內(nèi)存的一種。根據(jù)種類的不同征懈，一個(gè)CPU內(nèi)部會(huì)有20～100個(gè)寄存器石咬。

控制器是計(jì)算機(jī)的控制中心，它決定了計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程的自動(dòng)化卖哎；它不僅要保證程序的正確執(zhí)行鬼悠，而且要能夠處理異常事件比如把內(nèi)存上的指令删性、數(shù)據(jù)等讀入寄存器(運(yùn)算1+1+1的話，就把內(nèi)存中的1焕窝、1蹬挺、1讀到寄存器，怎么讀它掂？后面會(huì)詳細(xì)說)巴帮，并根據(jù)指令的執(zhí)行結(jié)果來控制整個(gè)計(jì)算機(jī)。

運(yùn)算器負(fù)責(zé)運(yùn)算從內(nèi)存讀入寄存器的數(shù)據(jù)(怎么運(yùn)算虐秋？看后面)榕茧。時(shí)鐘負(fù)責(zé)發(fā)出CPU開始計(jì)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)(怎么發(fā)？看后面)客给。不過用押，也有些計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘位于CPU的外部，我知道的單片機(jī)好像都是外部的

了解了CPU的構(gòu)造后靶剑，大家對(duì)程序的運(yùn)行機(jī)制的理解是不是也加深了一些前域？程序啟動(dòng)后镜粤，根據(jù)時(shí)鐘產(chǎn)生的心跳驅(qū)動(dòng)控制器會(huì)從內(nèi)存中讀取指令和數(shù)據(jù)搀矫。通過對(duì)這些指令加以解釋和運(yùn)行刑峡，運(yùn)算器就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，控制器根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果來控制計(jì)算機(jī)阐污⌒莸樱看到“控制”一詞時(shí)，大家可能會(huì)將事情想象得過于復(fù)雜笛辟，其實(shí)所謂的控制就是指數(shù)據(jù)運(yùn)算以外的處理（主要是數(shù)據(jù)輸入輸出的時(shí)機(jī)控制）功氨。比如內(nèi)存和磁盤等媒介的輸入輸出、鍵盤和鼠標(biāo)的輸入手幢、顯示器和打印機(jī)的輸出等捷凄，這些都是控制的內(nèi)容。

CPU中每個(gè)寄存器的功能都是不同的围来。用于運(yùn)算的數(shù)值放在累加寄存器(A寄存器也叫作“累加器”跺涤，是運(yùn)算的核心)中存儲(chǔ)，表示內(nèi)存地址的數(shù)值則放在基址寄存器和變址寄存器中存儲(chǔ)监透。

看到這些桶错，只能說對(duì)代碼在計(jì)算機(jī)中是怎么跑起來的，有了一個(gè)簡單的認(rèn)識(shí)胀蛮，下面才是真正的理解院刁，有請(qǐng)硬菜出廠

硬菜來嘍

為了更好理解呢，咱們先用個(gè)實(shí)例開始一步一步的講解粪狼，在計(jì)算機(jī)是怎么運(yùn)算0011 + 0001 = 0100 的退腥，包括怎么加載到計(jì)算機(jī)內(nèi)存任岸，怎么運(yùn)算，怎么把結(jié)果存儲(chǔ)起來狡刘。 從這個(gè)點(diǎn)出發(fā)享潜，咱們一步一步的進(jìn)行解析，下面說的邏輯門颓帝，可以不用記住電路圖是怎么連接的，但一定知道有那么回事窝革，因?yàn)榧热粚懗鰜砹斯撼牵隙ㄊ怯杏玫模旅骈_始

繼電器

?首先咱們先來了解一下繼電器虐译，百度百科是這么介紹的：?繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件瘪板，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器漆诽。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系侮攀。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”厢拭。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)兰英、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用

下圖是實(shí)物供鸠，電子行業(yè)比較常見的外觀是這種的,在電路板上一個(gè)黑色或者藍(lán)色小盒子

那么實(shí)現(xiàn)原理是啥呢畦贸，首先得知道電生磁。纏繞在鐵棒上的線圈楞捂，通電后會(huì)產(chǎn)生磁性薄坏，如同一塊磁鐵一樣。如下圖所示寨闹，開關(guān)閉合胶坠，鐵棒和線圈就會(huì)變成一塊磁鐵，說到這里有沒有想到以前物理學(xué)的安培定則呢

在電生磁的基礎(chǔ)上繁堡，就能造出繼電器了沈善，原理如下：看下面左邊的圖，上面的電池和燈泡是斷開的椭蹄，紅色箭頭處指的是一個(gè)彈簧矮瘟，嘴邊的開關(guān)閉合時(shí)，左邊的線圈會(huì)產(chǎn)生磁性塑娇，將上面的彈簧吸下來澈侠，這樣上面的電池就和燈泡連接起來了燈泡會(huì)亮起，,如右圖埋酬，所以繼電器就是個(gè)開關(guān)哨啃，也可以做到四兩撥千斤(如果上面的電池是100V烧栋，左邊的電池是5V)

與門

如果兩個(gè)繼電器串聯(lián)，就是咱們所說的“與門” 拳球，只有當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都閉合的時(shí)候审姓，燈泡才回有電流，才回亮起來祝峻，如下圖魔吐。(補(bǔ)充，下圖是兩個(gè)開關(guān)串聯(lián)莱找，可以是三個(gè)或者是四個(gè))

所以"與門"表如下

"與門"的表示符號(hào)為

或門

如果兩個(gè)繼電器并聯(lián)酬姆，就是咱們所說的“或門”?，只要有一個(gè)開關(guān)閉合的時(shí)候奥溺，燈泡就會(huì)有電流辞色，就會(huì)亮起來，如下圖

所以“或門”的對(duì)用關(guān)系如下

或門的表示符號(hào)是

非門

之前說的開關(guān)都是默認(rèn)是關(guān)著浮定，當(dāng)我輸入端有電流以后相满，開關(guān)閉合，相當(dāng)于我輸入1輸出就是1桦卒，還有一種就是立美，開關(guān)默認(rèn)閉合，當(dāng)我輸入端有電流以后(后面的圖中方灾，電池就用V代替)悯辙，開關(guān)斷開，如下圖迎吵，開關(guān)默認(rèn)是閉合的躲撰，燈泡也是兩的，當(dāng)我把線圈通電击费，會(huì)把彈簧吸下來拢蛋，燈泡回關(guān)。現(xiàn)象就是?我輸入1輸出是0蔫巩，這種連接方式的繼電器叫谆棱，反相器。

輸出和輸入相反圆仔，符號(hào)表示為

或非門

如下圖垃瞧，有兩個(gè)串聯(lián)的反相器組成的電路，默認(rèn)燈泡是亮的坪郭，只要有一個(gè)開關(guān)閉合个从，燈泡就會(huì)滅(或門是兩個(gè)燈泡都斷開時(shí)，燈泡才會(huì)不亮，這個(gè)電路是和“或門”反著嗦锐，所以叫“或非門”)

或非門的輸入輸出對(duì)應(yīng)的表為：

符號(hào)表示為：

與非門

如下圖嫌松，有兩個(gè)并聯(lián)的反相器組成的電路，默認(rèn)燈泡是亮的奕污，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都閉合后萎羔，燈泡就會(huì)滅 (與門是兩個(gè)燈泡都閉合，燈泡才回亮碳默，這個(gè)電路是和“與門”反著贾陷，所以叫“與非門”)

對(duì)應(yīng)的輸入輸出表為

簡寫符號(hào)是：

總結(jié)規(guī)律：涉及到“與”的就是只有當(dāng)兩個(gè)都怎么樣，結(jié)果才怎么樣嘱根∷璺希“或”只要一個(gè)怎么樣，結(jié)果就怎么樣儿子。

加法運(yùn)算

基礎(chǔ)條件已經(jīng)具備瓦哎，開始講解0011 + 0001

咱們做十進(jìn)制加法時(shí)砸喻，會(huì)從最右邊的兩位相加柔逼，然后再倒數(shù)第二列的兩位相加，那計(jì)算機(jī)是怎么對(duì)兩個(gè)數(shù)進(jìn)行相加的呢割岛，其實(shí)和咱們運(yùn)算是一致的愉适，也是先從最右邊兩位數(shù)相加 1 + 1開始

不管是十進(jìn)制還是二進(jìn)制，咱們進(jìn)行運(yùn)算時(shí)癣漆，都是先兩位相加维咸，然后再繼續(xù)，比如59+13惠爽，先9+3 = 12,進(jìn)1留2癌蓖，5+1 = 6,再把前面的進(jìn)位加上，6+1 = 7婚肆，也就是72租副。

不管是兩個(gè)幾位數(shù)的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，最終都會(huì)轉(zhuǎn)化兩個(gè)一位數(shù)的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算较性。當(dāng)運(yùn)算的結(jié)果用僧，超過了當(dāng)前進(jìn)制能表達(dá)的最大數(shù)大诸，就會(huì)溢出（也就是進(jìn)位）倦逐，十進(jìn)制單個(gè)數(shù)能表達(dá)的最大的值就是9蟹地，單個(gè)二進(jìn)制數(shù)能表達(dá)的最大的值就是1哼鬓。十進(jìn)制的9+3 = 12故硅，結(jié)果已經(jīng)超過9所以進(jìn)1留2针余，1稱為進(jìn)位芯急，2稱為加法位

當(dāng)前位的運(yùn)算結(jié)果實(shí)際上是加法位豌蟋，比如上圖最右側(cè)兩位進(jìn)行運(yùn)算是9+3速和，你在下面寫的就是加法位2意蛀，因?yàn)檫M(jìn)位會(huì)參與到下一次運(yùn)算耸别，不在當(dāng)前位的結(jié)果中

二進(jìn)制也一樣，咱們用二進(jìn)制進(jìn)行加法時(shí)县钥，是逢二進(jìn)一 秀姐，所有可能出現(xiàn)的情況只有下面四種情況

0 + 0 = 00 ?->進(jìn)位是0，加法位是0

0 + 1 ?= 01 ? ->進(jìn)位是0若贮，加法位是1

1 + 0 ?= 01 ? ?->進(jìn)位是0省有，加法位是1

?1 + 1 ?= 10 ? ??->進(jìn)位是1，加法位是0

所以咱們用下面左邊的表來表示四種情況下相加的“加法位”谴麦。右邊的表蠢沿，表示四種情況下二進(jìn)制加法中的“進(jìn)位”

咱們需要設(shè)計(jì)一個(gè)電路，當(dāng)輸入二位二進(jìn)制時(shí)匾效，可以同時(shí)輸出加法位和進(jìn)位舷蟀，咱們發(fā)現(xiàn)“進(jìn)位”表的結(jié)果恰好和“與門”的輸出結(jié)果相同，加法位的表面哼，好像沒有相同的野宜，得重新設(shè)計(jì)一個(gè)，所以就出現(xiàn)了下面的設(shè)計(jì)魔策，左邊是設(shè)計(jì)電路匈子，右邊是對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果，這樣的設(shè)計(jì)闯袒，輸入和輸出虎敦，就和加法的加數(shù)和加法位對(duì)應(yīng)的上了，

這個(gè)電路被叫做異或門政敢，其徙，特定的電器符號(hào)如下圖

異或門輸出的是加法位，與門輸出的是進(jìn)位喷户，兩個(gè)并聯(lián)起來唾那，就同時(shí)有進(jìn)位和加法位了。如下面左邊的圖片,電器表示符號(hào)是右邊的圖片摩骨。這其實(shí)就是一個(gè)2個(gè)二進(jìn)制相加的加法器了

哇通贞，好激動(dòng)，兩個(gè)1位的二進(jìn)制數(shù)相加的電路已經(jīng)出來了恼五。計(jì)算機(jī)是沒有思想的昌罩，只能靠各種電路來搭建出想要的東西。

0011 + 0001 最右邊的1+1用上面的電路就可以出來了灾馒，加法位是0茎用，進(jìn)位是1也就是10，然后進(jìn)行倒數(shù)第二列的加法。“0 + 1 + 最右邊產(chǎn)生的進(jìn)位”轨功，因?yàn)榍懊孢\(yùn)算產(chǎn)生進(jìn)位了旭斥，所以現(xiàn)在三個(gè)數(shù)相加，剛才咱們的“半加器”只能輸入A古涧、B兩位垂券，進(jìn)行兩位相加，現(xiàn)在是三位羡滑，那就先兩位相加菇爪，把相加的結(jié)果再和另一位相加，設(shè)計(jì)電路如下柒昏，和咱們?cè)诩埳线M(jìn)行筆算的流程是一樣的凳宙，A、B代表上圖中倒數(shù)第二列要進(jìn)行相加的1职祷、0氏涩，1和0相加后，進(jìn)位是下圖紅色4所指的線有梆，然后將加法位(紅色數(shù)字2所指)和進(jìn)位再次進(jìn)行相加是尖，產(chǎn)生加法位(紅色箭頭1所指，這是最終的數(shù))淳梦，和進(jìn)位(紅色箭頭3所指)析砸，所以三個(gè)數(shù)相加昔字，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加法位爆袍，和兩個(gè)進(jìn)位。最終的進(jìn)位作郭，應(yīng)該是兩個(gè)進(jìn)位的和

但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)不管咱們進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)算還是為二進(jìn)制計(jì)算陨囊，二個(gè)進(jìn)位都不可能同時(shí)為1，比如我當(dāng)前列的兩個(gè)數(shù)相加夹攒，如果產(chǎn)生進(jìn)位蜘醋，那么剩下的加法位加上前一列產(chǎn)生的進(jìn)位，就不可能再產(chǎn)生進(jìn)位咏尝，可以自己驗(yàn)證一下压语。進(jìn)位只可能有一個(gè)是1，所以設(shè)計(jì)圖就如下所示

用簡單的符號(hào)表示如下圖

所以就0011 + 0001可以表示為下圖编检，每一列都單獨(dú)按照順序輸入到全加器中胎食。A端輸入分別是0011，B端輸入分別是0001允懂，到此我們就實(shí)現(xiàn)了加法器了厕怜，就可以算出0011 + 0001

八位加法器

為了后續(xù)方便講解，咱們都至少用一個(gè)字節(jié)來表示數(shù)字，一個(gè)字節(jié)是8位粥航，如果兩個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)相加琅捏，咱們就得需要8個(gè)全加器串聯(lián)，如下圖递雀。

如果你要進(jìn)行16位二進(jìn)制的加法柄延，那就串聯(lián)16個(gè)，一個(gè)8位加法器需要用到144個(gè)繼電器缀程，不信你可以數(shù)數(shù)拦焚。如果做減法呢，原理差不多杠输，就是讀轉(zhuǎn)成補(bǔ)碼相加

封裝成芯片赎败，就是下圖樣子，這樣輸入可以更直觀

用簡單的電器符號(hào)表示就是

振蕩器

現(xiàn)在咱們有加法器了蠢甲，咱們的計(jì)算機(jī)可以算數(shù)了僵刮，他現(xiàn)在會(huì)做 0001+ 0011，但是 如果做(0001+0011)+0111怎么辦鹦牛，一種辦法就是用兩個(gè)累加器搞糕，第一個(gè)累加器的結(jié)果輸出到第二個(gè)累加器，但是不太現(xiàn)實(shí)曼追，因?yàn)槲胰绻磺€(gè)數(shù)相加窍仰，或者不確定的數(shù)相加，就沒法整了礼殊。還有一種辦法就是記住0001+0011的和驹吮，然后再+1，所以咱們接下來學(xué)習(xí)的是讓計(jì)算機(jī)有記憶力

咱們先來看一個(gè)有趣的電路晶伦，這個(gè)電路碟狞，開關(guān)閉合后會(huì)發(fā)生什么

開關(guān)閉合以后(如圖1)，線圈通電婚陪，產(chǎn)生磁性族沃，把上面彈簧吸下來(如圖2)，吸下來以后泌参，線圈斷電脆淹，磁性消失，彈簧又彈上去(如圖3)如此反復(fù) ~

如果彈簧上綁一個(gè)小錘子沽一，是不是就變成小學(xué)下課放學(xué)時(shí)的鈴鐺啦了 ~盖溺。我們稱這種電路為振蕩器

當(dāng)上圖中的振蕩器的開關(guān)閉合以后，線路中隨便一個(gè)點(diǎn)電壓就會(huì)變成下圖所示锯玛。比如說彈簧從即將斷開開始算起咐柜，再到即將斷開兼蜈，是0.05s，那么1s能循環(huán)20次拙友，我們把每秒震動(dòng)的次數(shù)成為頻率为狸，單位是Hz，也就是20Hz遗契》簦可以改變彈簧的粗細(xì)，材質(zhì)來改變頻率

鎖存器

在看寄存器前牍蜂，咱們?cè)倏纯础盎蚍情T”的輸入輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系漾根，只要有一個(gè)輸入是1的情況，輸出就是0(看到“或”就是“只要有一個(gè)”)鲫竞，如果忘了或非門怎么實(shí)現(xiàn)的辐怕，可以到上邊找找。然后咱們接下來看下面的電路从绘，下體中輸

出寄疏，又回到輸入，這種連接方式成為反饋僵井，也就是輸出的結(jié)果會(huì)影響到自己

咱們接下來看一下上圖中開關(guān)閉合陕截、斷開時(shí)候的各種狀態(tài)表現(xiàn)俺夕。

1豁遭、如下面第1張圖是電路最初始的狀態(tài)，現(xiàn)在兩個(gè)開關(guān)都沒通電厉斟，1驻债、2處電壓是0乳规，所以3處是1。3處是1却汉，4處是0驯妄，所以輸出端5也是0荷并，燈泡不亮

2合砂、第2張圖，第一個(gè)開關(guān)閉合源织，1處電壓是0翩伪、2處電壓是1，所以3處是0谈息。3處是0缘屹，4處是0，所以輸出端5也是1侠仇，燈泡亮起來了轻姿，亮起來以后1處就變成了1犁珠，2處還是1，3處還是0互亮，雖然1處從最開始開關(guān)閉合時(shí)的0變?yōu)闊襞蔹c(diǎn)亮后的1犁享，但是輸出結(jié)果是不變的

3、第3張圖豹休，第一個(gè)開關(guān)有閉合變?yōu)閿嚅_炊昆，1處電壓是1、2處電壓是0威根，所以3處是0凤巨。3處是0，4處是0洛搀，所以輸出端5也是1敢茁，燈泡還是亮的，咦 ~神奇不留美，其實(shí)就是因?yàn)槭欠答侂娐芬鸬?/p>

4卷要、第4張圖，第二個(gè)開關(guān)閉合独榴，1處電壓是還是1僧叉、2處電壓是0，所以3處是0棺榔。3處是0瓶堕，4處是1，所以輸出端5是0症歇，燈泡滅了郎笆，滅了以后1處就變成了0，2處是0忘晤，3處變?yōu)?宛蚓，雖然1處從最開始1變?yōu)?，但是輸出結(jié)果是不變的

這種電路有啥作用呢设塔，就是記住你上次的操作凄吏，如果燈泡亮著，就說明你上一次操作的是閉合過上面的開關(guān)闰蛔，如果是滅的痕钢，要不就是一個(gè)開關(guān)也沒動(dòng)過，要不就是最后一次操作的是下面的開關(guān)序六。就和咱們的汽車任连，如果發(fā)動(dòng)機(jī)是啟動(dòng)的，說明你最后一次是順時(shí)針擰的鑰匙例诀，如果發(fā)動(dòng)機(jī)是熄火狀態(tài)随抠，要不就是沒碰過車裁着，要不最后一次就是逆時(shí)針擰過鑰匙(僅限非一鍵啟動(dòng)的車 ~)。這就相當(dāng)于給計(jì)算機(jī)添加了記憶力拱她，可以記住上次的事

將上面的圖跨算，變一下型就成下圖，只不過在紅色數(shù)字3處椭懊，引出了一個(gè) ~Q诸蚕，注意，下圖下面的S(set)是上圖的第一個(gè)開關(guān)氧猬，下圖的上面的開關(guān)R(reset)是上圖第二個(gè)開關(guān)背犯。為啥Q和~Q是相反的呢,可以驗(yàn)證一下~Q是由Set和Q或非的結(jié)果，Q是1時(shí)盅抚，不管set是啥漠魏，~Q都是0，Q是0時(shí)妄均，set肯定是0柱锹，所以~Q是1。??

輸入輸出對(duì)應(yīng)的表格如下?丰包。set打開禁熏，或者reset打開，或者都不打開邑彪，不能同時(shí)打開瞧毙，都關(guān)閉時(shí)，會(huì)保持上一次的狀態(tài)（比如上面set開關(guān)打開寄症，燈泡亮了宙彪，閉合后，會(huì)保持之前的狀態(tài)有巧，還是亮的）

現(xiàn)在這個(gè)觸發(fā)器呢還是有點(diǎn)不完美释漆，就是只要set或者reset操作了，就會(huì)把對(duì)應(yīng)的狀態(tài)記下來篮迎，也就是Q會(huì)有相應(yīng)的變化男图。比如說要記開會(huì)的會(huì)議內(nèi)容，只記重點(diǎn)就行柑潦，不需要全記享言。所以咱們做成，需要記的時(shí)候渗鬼，才記。如下圖荧琼，多了兩個(gè)與門(都為1時(shí)才是1)譬胎，當(dāng)保持位為0時(shí)差牛，set和reset不管輸入啥，兩個(gè)與門輸出的都是0堰乔，如紅色數(shù)字1偏化、2所示，所以輸入到大腦的是0镐侯，那輸入的都是0侦讨，輸出就會(huì)保持上一次的不變。當(dāng)保持位置1苟翻，set和reset才有效

韵卤、

咱們說了set和reset不能同時(shí)為1，但是電路是允許這樣輸入的崇猫，所以咱們得避免一下沈条，防止人為出錯(cuò)，改造如下圖诅炉，數(shù)據(jù)端輸入1蜡歹，就相當(dāng)于set是1，reset是0涕烧。數(shù)據(jù)端輸入0月而，就相當(dāng)于set是0，reset是1议纯。那之前輸入都是0的情況咋沒了景鼠，咱們想想，set和reset輸入都是0痹扇，輸出會(huì)保持不變铛漓，咱們保持位是0的時(shí)候，其輸出就是不變的鲫构，就可以代替都是0的情況了浓恶。這就好像是一條有門的通道，當(dāng)保持位是1時(shí)结笨，門才打開包晰，才能通過，保持位是0時(shí)炕吸，門是關(guān)著的伐憾，無法通過。這種帶開關(guān)的就叫"電平觸發(fā)的D型鎖存器"

上圖的鎖存器赫模，只有一個(gè)數(shù)據(jù)端树肃，所以只能保存1位二進(jìn)制數(shù)，如果保存多個(gè)呢瀑罗，那就多用幾個(gè)胸嘴，把八個(gè)擺在一起雏掠，就變成8位的鎖存器了，如下圖劣像，右邊是乡话，簡化電氣圖

有了記憶力之后，咱們就可以用一個(gè)加法器耳奕，進(jìn)行多個(gè)數(shù)的相加了绑青，如下圖

開關(guān)處可以依次輸入好多個(gè)數(shù)，每次輸入完屋群，把相加開關(guān)閉合一下闸婴，也就是把門打開一下,讓數(shù)據(jù)進(jìn)去，你會(huì)發(fā)現(xiàn)8位鎖存器谓晌，比之前的多了一個(gè)清零開關(guān)掠拳，之前的電路也可以做到清零，保持位置1纸肉，數(shù)據(jù)端輸入0就可以了溺欧，但是為了方便清零，又單獨(dú)接了條線柏肪，線接在哪呢绑改，如下圖敛滋，直接接在最初的reset端座哩，不受保持位影響

計(jì)數(shù)器

咱們已經(jīng)可以讓咱們的計(jì)算機(jī)進(jìn)行多個(gè)數(shù)的計(jì)算了龄寞，但是還不完美，每個(gè)數(shù)的運(yùn)算谬俄，都得手動(dòng)操作一下開關(guān)柏靶，然后萬一輸入錯(cuò)誤，那就得從頭開始了溃论。所以怎么繼續(xù)改造

之前說的電平觸發(fā)的D型鎖存器屎蜓，現(xiàn)在再說個(gè)邊沿觸發(fā)的D型鎖存器,電平觸發(fā)的是一道門，輸入1時(shí)钥勋，門打開炬转，??進(jìn)去了，邊沿觸發(fā)是兩道門算灸，打開兩道門??才能進(jìn)去扼劈，兩道門就是兩個(gè)電平觸發(fā)的D型鎖存器組成，如下圖左邊一個(gè)菲驴，右邊一個(gè)荐吵。

當(dāng)時(shí)鐘為0時(shí)，左邊觸發(fā)器保持位為1，第一道門打開捍靠，數(shù)據(jù)端進(jìn)入到第一個(gè)鎖存器沐旨，當(dāng)時(shí)鐘為1時(shí)森逮，第一個(gè)鎖存器的保持位為0榨婆，門關(guān)上了，右邊的第二個(gè)鎖存器的保持位(紅色箭頭2處)處為1褒侧，第二道門打開良风，??就進(jìn)去了 ~ ，時(shí)鐘信號(hào)由0變1闷供，??分別經(jīng)過1烟央、2道門。這就是邊沿觸發(fā)的D型鎖存器

符號(hào)表示為

clk是用來輸入0~1變化的心跳歪脏，那這個(gè)心跳由誰來產(chǎn)生呢疑俭，就有之前說的振蕩器，加上振蕩器以后婿失，就變成下面這個(gè)樣子

輸入輸出的時(shí)序圖如下钞艇，也就是，時(shí)鐘信號(hào)變兩次(開兩扇門)豪硅，輸出才變1次(??才跑出來)哩照，下面這張圖，真正理解了邊沿觸發(fā)器才會(huì)看明白

然后根據(jù)輸入信號(hào)的變化懒浮，和clk的變化飘弧，可以看出是如下關(guān)系，用紅色箭頭指的“下降”和“上升”的位置砚著，就是指 數(shù)值 要變化了次伶，只有時(shí)鐘信號(hào)由0->1的瞬間，Q的輸出會(huì)變成的輸入的D一樣稽穆。時(shí)鐘信號(hào)由1->0再從0->1這算一個(gè)周期冠王。所以時(shí)鐘信號(hào)每變化一個(gè)周期(兩次)，輸出才會(huì)變化一次

如果輸入的時(shí)鐘心跳頻率是20Hz秧骑，即每秒20次版确，那輸出端Q變化的頻率是減半，變成10Hz乎折，由于這個(gè)原因绒疗，這種電路稱為分頻器。如果連接好幾個(gè)骂澄，可以產(chǎn)生更多頻率的輸出吓蘑，因?yàn)閪Q和Q的反的，Q和輸入D是一樣的，所以~Q和和D是相反的磨镶。將輸出的~Q反向輸入到D就會(huì)讓D處于一直變化的狀態(tài)

心跳溃蔫、Q1、Q2琳猫、Q3輸出的頻率分別遞減為前者的一半伟叛，分別為20Hz、10Hz脐嫂、5Hz统刮、2.5Hz。如圖

把0账千、1標(biāo)上去之后就會(huì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新奇玩意

把圖順時(shí)針先轉(zhuǎn)90度就是

剛才是一個(gè)震蕩器（心跳）+ 三個(gè)D型觸發(fā)器侥蒙，構(gòu)成了4位的二進(jìn)制數(shù)所能表達(dá)的數(shù)，如果把8個(gè)觸發(fā)器連接到一起匀奏，就構(gòu)成了8位的計(jì)數(shù)器，如下圖娃善，如果你擔(dān)心傳遞把的觸發(fā)器论衍，會(huì)有延遲，別擔(dān)心会放，與更先進(jìn)沒有延遲的并行(同步)計(jì)數(shù)器

下面開始講內(nèi)存饲齐，咱們都知道，咱們的程序會(huì)被加載到內(nèi)存咧最，那內(nèi)存是由啥構(gòu)成的捂人，怎么訪問呢

內(nèi)存

首先，回顧一下矢沿，前面說的D型電平觸發(fā)器滥搭，當(dāng)寫操作端為1時(shí)，Q才會(huì)變?yōu)閿?shù)據(jù)端捣鲸，否則不變化瑟匆。也就是寫操作端為1時(shí)，會(huì)把數(shù)據(jù)端輸入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來了

簡化的符號(hào)是

如果把8個(gè)電平觸發(fā)器連起來栽惶，共用一個(gè)寫操作端愁溜，那就可以同時(shí)存8位，如圖

但是如何檢測(cè)外厂，我輸出的數(shù)據(jù)是啥呢冕象，當(dāng)然可以連上燈泡檢測(cè)，8個(gè)輸出汁蝶，用一個(gè)燈泡得連8次才能全部檢驗(yàn)完渐扮。所以發(fā)明了另一個(gè)比較簡單的裝置论悴，這樣就不用拿著一個(gè)燈泡安裝，拆下墓律，再安裝

8-1選擇器

具體的實(shí)現(xiàn)是

輸入輸出對(duì)應(yīng)的就是

這樣只需要1個(gè)燈泡連接膀估，只操作那三個(gè)開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)挨個(gè)輸出對(duì)應(yīng)的結(jié)果，

接下來再看輸入耻讽，一種方法就是察纯，每個(gè)寫操作端加一個(gè)開關(guān)，來決定當(dāng)前的鎖存器是否被選中,還有一種就是齐饮，只有一個(gè)選擇開關(guān)捐寥，然后判斷這個(gè)選擇開關(guān)作用到哪個(gè)鎖存器笤昨，于是就發(fā)明了 3-8譯碼器

數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)祖驱。由輸出端O(0-7八個(gè)腳)的哪個(gè)腳輸出,是有S0、S1瞒窒、S2決定的捺僻，上圖可以看出數(shù)據(jù)輸入端和每個(gè)“與門”相連，“與門”的特點(diǎn)是只要輸入端有1個(gè)是0崇裁，則輸出肯定是0匕坯，所以要想與門的輸出和數(shù)據(jù)輸入端一樣，則“與門”的其他三個(gè)輸入必須為1拔稳。咱們舉個(gè)例子葛峻，比如S0、S1巴比、S2對(duì)應(yīng)的是0术奖、1、0,那輸出端的哪個(gè)引腳和數(shù)據(jù)輸入端一樣轻绞， S0是0所以下圖用紅色箭頭指的線相關(guān)聯(lián)的“與門”輸出肯定是0采记，就排除了和S0直接連接的與門(紅色箭頭指的1、3政勃、5唧龄、7)，S1是1,取反是0奸远，所以和S1取反連接的與門既棺，都會(huì)輸出0，所以下圖用綠色箭頭指的線相關(guān)聯(lián)的“與門”輸出肯定是0懒叛，就排除了和S1非們直接連接的與門(藍(lán)色箭頭指的0丸冕、1、4芍瑞、5)晨仑，S2是0所以下圖用藍(lán)色箭頭指的線相關(guān)聯(lián)的“與門”輸出肯定是0，就排除了和S2直接連接的與門(藍(lán)色箭頭指的4、5洪己、6妥凳、7)

所以還剩2，有可能答捕，咱們?cè)衮?yàn)證一下2是否和數(shù)據(jù)輸入端一直逝钥，看下圖，2引腳的輸出拱镐，是 S0取反艘款、S1、S2取反沃琅、數(shù)據(jù)輸入端決定的

S0取反哗咆、S1、S2取反對(duì)應(yīng)的是1益眉、1晌柬、1,所以輸出引腳2的輸出值，是由數(shù)據(jù)輸入端決定的

所有的情況都走一遍你會(huì)發(fā)現(xiàn)郭脂，結(jié)果是這樣的

然后就組裝了一個(gè)年碘。可以一邊存展鸡，同時(shí)可以看到存的值是啥的系統(tǒng),如果寫操作端置1屿衅，就是一邊存，接著把存的值顯示出來莹弊，如果寫操作端置0涤久，那么只顯示選中的地址存的值

然后這就是咱們常說的RAM(Random Access Memory)~簡化結(jié)構(gòu)為,之所以被稱為隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器，是因?yàn)樽x寫操作很自由箱硕，我們只需要改變地址及相關(guān)的輸入拴竹，就可以從8個(gè)鎖存器中讀出或?qū)懭胄枰拇髷?shù)據(jù)

這個(gè)RAM可以存儲(chǔ)8位，要想存儲(chǔ)更多怎么辦，可以拼更大的,比如下圖

2-1選擇器,輸出會(huì)根據(jù)選擇端是0還是1來輸出A還是B

如果想要更大的，可以依次類推喂窟。咱們?cè)倩仡櫼幌录喊梗白龆鄠€(gè)數(shù)的加法時(shí)，需要把每個(gè)加數(shù)，比如50個(gè)數(shù)相加，依次從開關(guān)處輸入，每輸入完一個(gè)按一下“相加”把 "和" 存起來啦鸣，等待下一次相加，如下圖

雖然可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)相加来氧，但是還是得依靠人工把每個(gè)數(shù)用開關(guān)輸進(jìn)去诫给，萬一中途某個(gè)數(shù)輸錯(cuò)了香拉，那前功盡棄，所以繼續(xù)改進(jìn)中狂，咱們上面剛剛學(xué)習(xí)了RAM,可以隨表訪問某個(gè)地址讀寫凫碌，萬一某一個(gè)寫錯(cuò)了，可以直接訪問那個(gè)修改就可以了胃榕，

所以改進(jìn)一下盛险，第一步，先用控制面板(開關(guān))把加數(shù)挨個(gè)輸進(jìn)去勋又，萬一錯(cuò)了可以隨時(shí)改苦掘，如下圖，可以用地址選擇開關(guān)選擇要寫入的鎖存器

數(shù)據(jù)有了以后楔壤，就可以往加法器里自動(dòng)輸入進(jìn)行相加操作鹤啡，真昂起每震蕩一次，16位計(jì)數(shù)器就會(huì)從0000 0000 0000 0000 每次加1挺邀，直到 1111 1111 1111 1111 計(jì)數(shù)器的輸出作為RAM地址選擇段的輸入揉忘，就會(huì)依次選中每個(gè)地址，將咱們手動(dòng)輸入到RAM的數(shù)據(jù)依次輸出到加法器端铛。同時(shí)，振蕩器也連接著鎖存器疲眷，同時(shí)會(huì)把加法器加完的數(shù)值鎖存起來禾蚕。

????????這樣就不怕輸入錯(cuò)了，到目前為止咱們已經(jīng)涉及到了累加器狂丝、內(nèi)存换淆、鎖存器、控制器几颜，但是還有些不足倍试，比如，我一共就有10個(gè)數(shù)相加蛋哭，加完怎么讓他停下來呢 ~ ? 县习，還有一個(gè)問題就是我想做 27h+A2h+18h =? 、1Fh + 89h = 谆趾？躁愿、33h+2Ah+55h =? 我就得先把27h、A2h沪蓬、18h輸入到RAM做完加法以后彤钟，再把1Fh、89h輸入進(jìn)去跷叉，再做加法逸雹，依次類推营搅，這是比較麻煩的，就和普通計(jì)算器一樣梆砸，不像電腦 ~剧防。

????????我們希望這個(gè)家伙可以更智能一點(diǎn)，比如我輸進(jìn)去27h辫樱、A2h峭拘、18h、1Fh狮暑、89h鸡挠、33h、2Ah搬男、55h計(jì)算機(jī)能知道我前三個(gè)數(shù)是一組拣展，接下來的后2個(gè)數(shù)是一組，最后三個(gè)是一組缔逛，并且把每組的計(jì)算結(jié)果接著保存到RAM中备埃，方便我一會(huì)查看(當(dāng)組數(shù)是100組時(shí)，如果不保存褐奴，很容易記錯(cuò))按脚，但是只靠輸入27h、A2h敦冬、18h辅搬、1Fh、89h脖旱、33h堪遂、2Ah、55h這幾個(gè)數(shù)萌庆，別說計(jì)算機(jī)溶褪，就是人也沒法確定你要干啥。

????????所以得附帶一些說明践险，告訴他我這個(gè)數(shù)是干啥的猿妈。比如告訴計(jì)算機(jī)27h是第一個(gè)加數(shù)，A2h是這組運(yùn)算的第2個(gè)加數(shù)捏境，18h是第一組的最后一個(gè)加數(shù)于游，加完最后一個(gè)加數(shù)后，你得給我把"和"存起來垫言。第一個(gè)數(shù)27h需要的操作就是把他加載到累加器中贰剥，不需要計(jì)算，因?yàn)楝F(xiàn)在只有一個(gè)數(shù)筷频，第二個(gè)數(shù)A2h需要做的操作就是加載到累加器中并且進(jìn)行求和運(yùn)算蚌成，第三個(gè)數(shù)18h需要做的事是繼續(xù)和前兩個(gè)數(shù)的相加結(jié)果求和并且存起來前痘。然后累加器清零開始加載第二組的第一個(gè)，以此類推担忧。當(dāng)做完第三組的時(shí)候芹缔，需要將停止計(jì)算。

首先如果咱們想把計(jì)算結(jié)果保存到RAM中瓶盛，那么咱們計(jì)算的結(jié)果最欠，應(yīng)該得連接到RAM，如下圖惩猫，鎖存器存儲(chǔ)的是計(jì)算結(jié)果芝硬，結(jié)果不僅輸入到加法器用來做接下來的運(yùn)算，而且還連接到了RAM方便把每組計(jì)算的最后結(jié)果存儲(chǔ)起來轧房。什么時(shí)候存呢拌阴，當(dāng)然是當(dāng)每組的最后一個(gè)加數(shù)加完，將RAM的W寫操作端置1奶镶，然后就存起來了

但是把每組計(jì)算的結(jié)果存哪里比較好迟赃，當(dāng)然是放在每組的最后面比較好，這樣每組的加數(shù)和相加的結(jié)果都存在一起厂镇。如下圖纤壁，方格里是具體要操作的數(shù)，左邊0000h:代表在RAM中的地址

然后再給每個(gè)要進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)做一個(gè)操作說明剪撬，

所以我要把每個(gè)加載到內(nèi)存的數(shù)摄乒，都做一個(gè)說明，讓計(jì)算機(jī)知道我這個(gè)數(shù)是干啥的残黑。怎么表示這個(gè)數(shù)是干啥的呢，所以數(shù)據(jù)的說明(操作碼)就·產(chǎn)生了斋否，根據(jù)上面的加法遇到的情況梨水，可以表示為加載、保存茵臭、加法疫诽、停止，并且還有對(duì)應(yīng)的代碼值旦委，如下圖奇徒，匯編語言的既視感有木有

所以咱們要做的就是，對(duì)每個(gè)輸入到RAM中的數(shù)據(jù)要做一個(gè)說明缨硝，說明他是用來做啥運(yùn)算的摩钙，剛開始發(fā)明了一種方式就是用兩個(gè)RAM，一個(gè)和之前一樣繼續(xù)存放咱們的數(shù)據(jù)查辩，另一個(gè)RAM存儲(chǔ)對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)的說明(操作碼),如下圖胖笛，左邊的RAM存儲(chǔ)著對(duì)第二個(gè)RAM同樣地址的數(shù)據(jù)的說明(也就是操作碼的簡寫),右邊是存放數(shù)據(jù)的RAM,

所以有兩個(gè)RAM的結(jié)構(gòu)圖如下网持，需要注意的是：

(1)16位計(jì)數(shù)器是一直工作的，所以還是從地址0000開始同時(shí)訪問兩個(gè)RAM

(2)當(dāng)紅色箭頭1輸出的代碼(操作碼长踊，后面圖中說的代碼指操作碼)是10h也就是Load時(shí)功舀，紅色箭頭2處的選擇器的輸入應(yīng)該選左邊也就是RAM的輸入，因?yàn)檫@是加法的第一個(gè)數(shù),不需要進(jìn)行運(yùn)算身弊。如果選右邊辟汰，會(huì)被上一次進(jìn)行的運(yùn)算結(jié)果干擾，上一次的運(yùn)行結(jié)果還在加法器中的右側(cè)輸入端

(3)當(dāng)紅色箭頭1輸出的代碼(數(shù)據(jù)的說明碼)是11h也就是Store時(shí)阱佛，需要將紅色箭頭3指的數(shù)據(jù)的RAM的寫操作端置1帖汞，這樣就會(huì)把運(yùn)算的結(jié)果寫到RAM中

咱們的加法器和鎖存器都是8位的，如何進(jìn)行16位的運(yùn)算呢瘫絮，比如76AB + 232C = 涨冀？，有一種辦法就是先低八位相加存起來麦萤，然后再高八位相加鹿鳖。AB + 2C,76 + 23,具體運(yùn)算如圖

當(dāng)然這是比較好的情況，因?yàn)榈桶宋幌嗉記]產(chǎn)生進(jìn)位壮莹，如果產(chǎn)生進(jìn)位了咱們還得處理翅帜。回想一下剛開始講的加法器命满，兩個(gè)數(shù)相加涝滴，產(chǎn)生進(jìn)位會(huì)有一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志，會(huì)在下一位運(yùn)算時(shí)加進(jìn)去胶台，如下圖,這是 A +B自己每列相加產(chǎn)生的進(jìn)位會(huì)自己處理歼疮，但是咱們這次要做的事，把A + B產(chǎn)生的進(jìn)位诈唬，算到 C + D中去韩脏。但是思路是一樣的，第一次運(yùn)算有進(jìn)位以后铸磅，用一個(gè)鎖存器存起來赡矢，鎖存器的名字就叫“進(jìn)位鎖存器”吧。下次運(yùn)算時(shí)阅仔，把進(jìn)位鎖存器的值連接到進(jìn)位輸入吹散，參與第二次運(yùn)算。

但是這樣把一個(gè)16位的數(shù)拆成兩個(gè)8位還是不太靈活八酒。第一空民，輸入數(shù)據(jù)的流程必須是 輸入第一個(gè)加數(shù)->輸入第二個(gè)加數(shù)->預(yù)留出結(jié)果位。丘跌。袭景。唁桩。反復(fù)這樣，我如果要進(jìn)行的是32位的數(shù)相加耸棒，我的結(jié)果是分散在四個(gè)地方的荒澡，查看不方便，第二与殃，我前面運(yùn)算的結(jié)果单山，在后面的運(yùn)算中是想用也沒法用的

于是就將存放代碼(操作碼)的RAM優(yōu)化了一下，之前操作碼和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是1對(duì)1幅疼，現(xiàn)在改為3對(duì)1米奸，如下圖，第一個(gè)代表要操作碼爽篷，是Load還是Add悴晰，還是Store,第二行和第三行代表數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)RAM中的地址

這樣就靈活了很多，我可以把從計(jì)數(shù)器還沒走到的位置逐工，或者已經(jīng)走過去的位置進(jìn)行讀寫操作假颇，比如進(jìn)行16位數(shù)的加法時(shí)赘那，結(jié)果可以這樣存括细，如下圖骏庸，我用左邊的代碼就可以實(shí)現(xiàn)右圖表示的將結(jié)果保存在相鄰的位置

既然RAM是可以隨意訪問不同位置的數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)的RAM和操作碼的RAM不需要一一對(duì)應(yīng)袒啼，咱們就可以用一個(gè)RAM了哈扮，比如前半部分放操作碼，后半部分放數(shù)據(jù)蚓再，完美滑肉，這樣就出現(xiàn)了下面的結(jié)構(gòu)圖，咱們以上圖的運(yùn)算作為講解例子摘仅，(此時(shí)需要一個(gè)電路赦邻，就是心跳一下，紅色箭頭5指的鎖存器clk輸入為1, ?6实檀、7的 clk為0，第二下按声，6的為1膳犹， 5、7為0签则，第三下须床，7為1， 5渐裂、6為0豺旬。并且第三下之后讓2-1選擇器的sel取反钠惩，讓2-1的選擇器的輸入由紅色箭頭1變?yōu)榧t色箭頭2，然后再下一輪之前再變回來),首先讓2-1選擇器默認(rèn)是上端作為輸入族阅，計(jì)數(shù)器第一心跳輸出默認(rèn)是0000篓跛，然后從紅箭頭1出輸入到RAM,此時(shí)RAM地址0000出存的是10h，所以輸出的是10h(操作碼Load),此時(shí)紅色箭頭5把10保存下來了坦刀，計(jì)數(shù)器第二下心跳輸出默認(rèn)是0001愧沟，然后從紅箭頭1出輸入到RAM,此時(shí)RAM地址0001處存的是40h，所以輸出的是40h(代表數(shù)據(jù)的地址),此時(shí)紅色箭頭6把40h保存下來了鲤遥，計(jì)數(shù)器第三下心跳輸出默認(rèn)是0002沐寺，然后從紅箭頭1出輸入到RAM,此時(shí)RAM地址0002處存的是01h，所以輸出的是01h(代表數(shù)據(jù)的地址),此時(shí)紅色箭頭7把40h保存下來了,當(dāng)心跳第三次結(jié)束以后盖奈，2-1選擇器的輸入變?yōu)榧t色箭頭2混坞，也就是紅色箭頭6、7拼起來的16位地址钢坦，也就是加數(shù)的地址4001h究孕，進(jìn)入RAM以后，RAM把4001h地址處的數(shù)據(jù)ABh輸出出來场钉，然后進(jìn)入之前電路圖中所示的累加器的鎖存器蚊俺，累加器后面的鎖存器的輸出，會(huì)連接到紅色箭頭3所示逛万，當(dāng)遇到11h的操作碼時(shí)泳猬，RAM的w端置1。大體思路就是這樣宇植，有些具體的小的結(jié)構(gòu)沒體現(xiàn)得封，可以嘗試做一下

是不是已經(jīng)看得頭大了，沒事再忍忍指郁，還有最后一次優(yōu)化就講完了 ~

咱們?cè)賮碚f說跳轉(zhuǎn)Jump忙上，比如咱們要做乘法，A7h x 1Ch,也就是把A7h重復(fù)加1C次闲坎，如果單個(gè)輸入疫粥，就太費(fèi)時(shí)間了。如果咱們有跳轉(zhuǎn)腰懂，就好了梗逮，只寫A7h?+A7h，執(zhí)行完再跳到開始處繼續(xù)執(zhí)行绣溜。咱們的操作碼和數(shù)據(jù)都是放到RAM中的慷彤，比如想要跳轉(zhuǎn)到A地址，說白了就是讓訪問RAM的地址A，那么訪問RAM哪的地址底哗，是計(jì)數(shù)器決定的岁诉，所以出發(fā)點(diǎn)是，需要的時(shí)候修改計(jì)數(shù)器輸出的值跋选，可以通過16位計(jì)數(shù)器的D型邊沿觸發(fā)器的預(yù)置(Pre)和清零(Clr)輸入來實(shí)現(xiàn)涕癣，清零之前有提及，預(yù)置的原理一樣野建，就是直接連接線到輸出附近

說白了就是属划，當(dāng)置位信號(hào)(下面會(huì)說到這個(gè)置位信號(hào))為1時(shí)，輸入是啥候生，Q端輸出就是啥同眯，所以當(dāng)遇到跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，將置位信號(hào)變?yōu)?唯鸭，輸入端輸入跳轉(zhuǎn)指令后面的地址须蜗，這樣RAM的輸入就是跳轉(zhuǎn)指令后面的地址,輸出就是RAM中跳轉(zhuǎn)指令后面的地址的值，這樣就多了一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令 Jump(操作碼是30h)

所以電路中的計(jì)數(shù)器目溉，就多了一個(gè)置位功能明肮，為了隨時(shí)改變計(jì)數(shù)器的值，如下圖

現(xiàn)在還有一個(gè)問題就是缭付，怎么讓跳轉(zhuǎn)指令停下來柿估，我重復(fù)1Ch次以后，需要停下來陷猫，這樣得需要一個(gè)停下來的標(biāo)志位秫舌，這個(gè)標(biāo)志位就叫0標(biāo)志位，他也是個(gè)鎖存器绣檬，我們?cè)诩臃ㄆ魃线B接上這個(gè)鎖存器足陨，如圖，當(dāng)加法器輸出的每位都是0時(shí)娇未，或非門輸出是1墨缘，也就是零標(biāo)志位是1

比如重復(fù)1C次，想要做的就是零抬，每重復(fù)完一次镊讼，1C就減1，當(dāng)時(shí)0的時(shí)候平夜，上圖的加法器就輸出0了狠毯，然后跳轉(zhuǎn)標(biāo)志位就變1了，變已以后褥芒，咱們就不強(qiáng)制改變計(jì)數(shù)器的值了，咱們做呢 ~首先，我們可以在強(qiáng)制干預(yù)計(jì)數(shù)器的那個(gè)邊沿觸發(fā)器置位那里?“與”?一個(gè)取反的0標(biāo)志位后再輸入到置位锰扶，0標(biāo)志位默認(rèn)是0献酗，取反后是1，所以不干預(yù)操作置位坷牛，當(dāng)0標(biāo)志位是時(shí)罕偎，置位會(huì)失效

如下圖這是A7 x 1的運(yùn)算，左邊是數(shù)據(jù)京闰，右邊是操作碼和地址

接下來就是怎么在1Ch次后颜及，加法器輸出為0（加法器輸出為0，零標(biāo)志位就是1）蹂楣，咱們得在跳轉(zhuǎn)前俏站，專門做一個(gè)操作，就是讓1C減1痊土，1003h的地址里就是1C肄扎，和001E地址的FFH相加，實(shí)際上是減1操作了赁酝，然后存到1003h犯祠，然后重復(fù)操作，最后加法器就變成0了(實(shí)驗(yàn)一下 1C + FF = 0001 1100 + 1111 1111 = ? ?0001 1011 = 1B)?

最開始講了加法器酌呆，這里講了RAM(內(nèi)存)那一個(gè)簡單的小計(jì)算機(jī)是不是就出來了衡载，如下圖,只需要把需要加的數(shù)，依次從開關(guān)處輸入隙袁，沒輸入完一個(gè)按一下“相加”把和存起來痰娱，等待下一次相加

用來累加多個(gè)數(shù)的鎖存器稱作累加器

現(xiàn)在再來看文章剛開始說的CPU構(gòu)成的部分如下圖，現(xiàn)在就應(yīng)該很清楚了吧藤乙，

寄存器就是鎖存器猜揪，來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

控制器就是邊沿觸發(fā)器的串聯(lián)分頻產(chǎn)生的，用來產(chǎn)生計(jì)數(shù)

運(yùn)算器就是上面說的加法器

時(shí)鐘就是說的那個(gè)鈴鐺電路

Bug的由來

接下來是自己的一些理解（不保證是對(duì)的）

CPU架構(gòu)

用10h代表Load的意思坛梁，用11h代表保存的意思而姐，這個(gè)值不是適用于所有的計(jì)算機(jī)，不同的CPU划咐，可能用不同的值代表拴念、不同的CPU電路的設(shè)計(jì)也可能不一樣，這就延伸出一個(gè)知識(shí)點(diǎn)褐缠，架構(gòu)

架構(gòu)是也可以說是指令集架構(gòu)政鼠，是指令集的實(shí)現(xiàn)或者可以簡單理解成指令集的另一種叫法，arm架構(gòu)就是指使用arm指令集的處理器队魏。那什么是指令集呢公般？指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部万搔，對(duì)CPU運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化的硬程序，CPU的運(yùn)行執(zhí)行的就是指令集,目前市面上的CPU分類主要分有兩大陣營官帘，

X86

intel瞬雹、AMD為首的復(fù)雜指令集CPU，Intel刽虹、AMD的CPU是X86架構(gòu)的(Intel早期的處理器名稱是以數(shù)字來表示酗捌，并以“86”作為結(jié)尾，包括Intel 8086涌哲、80186胖缤、80286、80386阀圾、80486哪廓、80586、奔騰系列等等稍刀，因此其架構(gòu)被稱為“x86”)

ARM

IBM撩独、ARM為首的精簡指令集CPU。IBM公司的CPU是PowerPC架構(gòu)账月，ARM公司是ARM架構(gòu)综膀。

ARM處理器具有低成本、相對(duì)的高性能和低耗電的特性局齿，ARM的高性價(jià)比和低耗能剧劝，非常適用于移動(dòng)通信領(lǐng)域，所以在移動(dòng)市場(chǎng)比英特爾更具優(yōu)勢(shì)抓歼。

那么復(fù)雜指令集和精簡指令集的區(qū)別在哪呢讥此，個(gè)人感覺就是咱們今天學(xué)習(xí)的電路的設(shè)計(jì)，布局的區(qū)別

之前看到一個(gè)而比較形象的例子谣妻，自己又改造了一下,例如?泡1杯檸檬水

復(fù)雜指令集： 1萄喳、去泡一杯檸檬水 ? ?2、爺蹋半，泡好了 ? (相當(dāng)于復(fù)雜指令里有泡檸檬水這個(gè) "操作碼")

精簡指令集：1他巨、去泡一杯檸檬水????2、找杯子???? 3减江、找檸檬 ?????4染突、倒上水???? 5、 放檸檬????6辈灼、泡好了份企。(簡潔指令里,沒有泡檸檬這個(gè) “操作碼”，只能按順序執(zhí)行小步)

顯然復(fù)雜指令速度快效率高巡莹，但是如果吩咐去泡杯百香果水司志，那復(fù)雜指令還得有一個(gè)泡百香果水的操作碼甜紫，然后又一堆和之前重復(fù)的電路，但是俐芯，簡介指令棵介，只需要把找檸檬替換成找百香果

X86(復(fù)雜指令)性能很牛，電路多并且設(shè)計(jì)復(fù)雜吧史，所以發(fā)熱量比較大，需要主動(dòng)散熱唠雕；一般用于個(gè)人電腦贸营、大型服務(wù)器等

ARM(精簡指令)相對(duì)高性能，但是和X86還有些差距岩睁，有點(diǎn)就是低功耗钞脂，高性價(jià)比

單核、多核處理器(個(gè)人理解)

什么叫單核什么叫多核捕儒，可以簡單的理解為1個(gè)累加器(也可能是一個(gè)運(yùn)算模塊)和多個(gè)累加器(運(yùn)算模塊)的區(qū)別冰啃，為啥會(huì)有多核，因?yàn)閱蝹€(gè)累加器的處理能力遇到了瓶頸刘莹，也就是沒法再快了阎毅。為啥沒法再快了，我覺得是因?yàn)橐粋€(gè)時(shí)鐘心跳需要涉及到好多模塊(控制電路点弯、內(nèi)存、累加器)的配合來完成一條指令的運(yùn)算，如果時(shí)鐘頻率無限的加快名挥，就會(huì)造成配合不好霜大，下一個(gè)時(shí)鐘心跳已經(jīng)開始，結(jié)果上次的運(yùn)算還沒完成捡絮，造成運(yùn)算錯(cuò)誤熬芜。所以就得有兩套電路來進(jìn)行運(yùn)算