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CPU 是如何理解 01 二進制的？

時間：2021-12-07 14:44:46
關(guān)鍵字： CPU    二進制   
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[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號，不錯過精彩內(nèi)容來源|?碼農(nóng)的荒島求生準(zhǔn)確的來說，CPU不認(rèn)識也不理解任何東西。CPU就像一個單細胞一樣，本身不具備任何思考能力，沒什么自己的想法，你給它一個刺激，它只是簡單的會有一個反應(yīng)。那這個刺激是什么呢？是電壓，硬件感知到的僅僅就是電壓。電壓有兩種，高電壓和低...




來源 | 碼農(nóng)的荒島求生




準(zhǔn)確的來說，CPU不認(rèn)識也不理解任何東西。CPU就像一個單細胞一樣，本身不具備任何思考能力，沒什么自己的想法，你給它一個刺激，它只是簡單的會有一個反應(yīng)。


那這個刺激是什么呢？是電壓，硬件感知到的僅僅就是電壓。電壓有兩種，高電壓和低電壓。你馬上就能反應(yīng)過來，這就是01二進制，高電壓代表1低電壓代表0，0和1僅僅是人類可以理解的東西，硬件電路可不理解這玩意，它僅僅就是靠電流驅(qū)動來工作。讓我們來看看這個簡單的電路，這個就是與門：


你能說這個電路理解它自己該做什么嗎？它有自我意識嗎？當(dāng)然沒有。所以說這個問題的答案非常簡單：CPU根本就不能理解任何東西，之所以CPU能正常工作，僅僅是因為你(制作CPU的人)讓它這么工作。這個問題就好比你問一輛自行車是如何理解自己怎么跑起來的？還不是因為你設(shè)計了車輪、車鏈然后用腳一蹬跑起來的。


你希望兩個開關(guān)都打開燈才亮，因此你這樣設(shè)計電路，這就是與門；你希望任意一個開關(guān)打開燈就亮，因此你那樣設(shè)計電路，這就是或門；你希望關(guān)閉開關(guān)燈才亮，這就是非門，有了與或非你可以搭建出任意復(fù)雜的邏輯電路，比如下面這個能執(zhí)行加操作的加法器。


看看這個電路，你能說它知道自己是在執(zhí)行加法操作嗎，這當(dāng)然是人類認(rèn)為這個電路的輸出等價于加法操作的結(jié)果。盡管這個電路看上去很不錯，給定兩個輸入得到的輸出和我們?nèi)祟愓J(rèn)為的加法是一樣一樣的，但這有點簡單。除了加法是不是還應(yīng)該有其它操作，如果有多種類型的操作那么就必須告訴電路該操作的類型是什么(操作碼)，操作的數(shù)字是什么(操作數(shù))。這樣給它一個輸入就能按照我們的想法來控制電路了，BOOM?。?！宇宙大爆炸！


哦不對，CPU誕生了！人類編寫的代碼必須首先轉(zhuǎn)為01二進制，之后才能驅(qū)動CPU工作。當(dāng)然，怎么把一坨代碼高效等價的轉(zhuǎn)為1001011100。。。這項工作可不簡單，人類探索了幾十年，一干人等還獲得了圖靈獎，可見這個問題的重要程度以及難度。


你今天能簡單點一下build按鈕或簡單運行一個命令就能把你寫的代碼轉(zhuǎn)為01串，要知道這簡單的背后是靠無數(shù)天才榨干天量的腦細胞才實現(xiàn)的。


從這里應(yīng)該應(yīng)該能看出來，CPU根本不認(rèn)識任何語言，理解編程語言的其實是編譯器。現(xiàn)在我們能給CPU輸入了，那輸出呢？剩下的僅僅就是解釋了，比如給你一個01串，01001101，你可以認(rèn)為這是一個數(shù)字，也可以認(rèn)為這是一個字符，也可以是表示RGB顏色，一切都看你怎么解釋，這就是軟件的工作了。最終的目的只有一個：讓人類能看懂。整個流程就是這樣的：


計算機真是一個非常神奇的機器，如此簡單，卻又能完成復(fù)雜無比的工作。現(xiàn)在你應(yīng)該明白了吧，計算機所謂能理解二進制就好比你的臺燈能理解開關(guān)一樣。它們真的對此一無所知。聲明：本文素材來源網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品版權(quán)問題，請與我聯(lián)系刪除。
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