Ánh xạ bộ xử lý vào sơ đồ mạch

Tôi là một nhà phát triển phần mềm (sử dụng các ngôn ngữ cấp cao như .NET, C, C ++, v.v.) cố gắng hiểu cách thức máy tính hoạt động ở mức thấp hơn.

Tôi quen thuộc với sơ đồ này:

Tôi đang cố gắng đạt được cái nhìn sâu sắc ở mức độ cao về cách sơ đồ trong liên kết ánh xạ tới sơ đồ mạch như thế này:

Ví dụ, hãy xem tuyên bố ngôn ngữ lắp ráp:

ADD 1,2

Tôi đang cố gắng hiểu làm thế nào bộ xử lý tạo ra '3' làm đầu ra. Tôi nhận ra rằng câu hỏi này có thể khó trả lời bằng những thuật ngữ đơn giản. Nếu có, thì một liên kết sẽ có ích, có lẽ là một cuốn sách.

Vấn đề là để hiểu làm thế nào máy tính đạt được 1 + 2 = 3, bạn phải hiểu sâu hơn về 2 cấp độ so với bạn đã đi.

Khoảng một máy tính được tổ chức (về lĩnh vực nghiên cứu) như thế này từ mức cao nhất của sự trừu tượng đến thực tại vật lý nhất:

1. Phần mềm ứng dụng
2. Máy ảo
3. Hệ điều hành
4. BIOS
5. Những hệ thống nhúng
6. Khối IP (Đơn vị phụ / Thiết bị ngoại vi)
7. Khối logic
8. Cấp độ cổng
9. Cấp độ bóng bán dẫn
10. Chất bán dẫn
11. Vật lý thiết bị

Để hiểu chính xác lý do tại sao máy tính có thể tạo ra 2 + 1 = 3, trước tiên bạn phải quyết định những gì bạn sẵn sàng chấp nhận "dựa trên đức tin" và những gì bạn sẽ không tin cho đến khi bạn tiếp thu nó. Thông tin đó sẽ ở cấp độ hai dưới mức bạn hiểu. Vì vậy, nếu bạn muốn hiểu một mạch cộng ở mức logic, bạn sẽ cần hiểu những điều cơ bản của bóng bán dẫn "kỹ thuật số" (cụ thể là CMOS).

Sử dụng trang web trước đây của bạn làm ví dụ, xem xét tài nguyên này . Nó thảo luận về "Bộ cộng đầy đủ" - mạch mục đích hoàn toàn chung tối thiểu có khả năng cộng / trừ bao gồm cả mang và mang đi.

Bạn cũng sẽ cần hiểu cách các số được biểu diễn trong phần bù 2 (hệ thống số được sử dụng trong các máy tính hiện đại cho số học số nguyên).

Nếu bạn thực sự muốn một khóa học giới thiệu đẳng cấp thế giới, tôi không thể giới thiệu Giáo sư Scott Wills tại Georgia Tech đủ cao. Ông đã qua đời năm ngoái vì bệnh ung thư, nhưng khóa học của ông vẫn tiếp tục . Lớp Georgia Tech ECE2030 (giới thiệu về kỹ thuật máy tính) có sách giáo khoa và bài tập trực tuyến.

Chúc may mắn!

Tôi đã phải học tương tự ở trường đại học, và chúng tôi đã sử dụng cuốn sách Thiết kế và tổ chức máy tính rất chi tiết (nhưng có lẽ nó quá chi tiết cho nhu cầu của bạn).

Patterson và Hennesy đã sử dụng một số bộ xử lý MIPS "đơn giản" và hiển thị toàn bộ chức năng của CPU với một số mã mẫu trong Trình biên dịch.

Nói chung, tôi nghĩ sẽ là một ý tưởng tuyệt vời khi sử dụng một số bộ xử lý "đơn giản" (Arduino hoặc hơn) và cố gắng hiểu chức năng đó, bởi vì sự khác biệt từ đó đến phức tạp hơn là các mã lệnh được triển khai lớn hơn như thế nào.

PS Có lẽ bộ vi xử lý cơ bản từ Google Code sẽ hữu ích. Nó là một bộ vi xử lý mô phỏng trong Java.

Cuốn sách miễn phí Cách thức máy tính hoạt động - Bộ xử lý và bộ nhớ chính của Roger Young sẽ trả lời câu hỏi của bạn, nó sử dụng rơle thay vì bóng bán dẫn để hiểu rõ hơn.

Tôi tìm thấy câu trả lời của tôi ở đây . Đây là một tổng quan cấp cao về quá trình thêm số.