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芯片到底是怎么计算的？
非门,微控制器,全加器芯片到底是怎么计算的？
发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
问题补充：
都说芯片里面有几亿几十亿个晶体管，很复杂很拥挤这些晶体管有通和断两个模式，正好就是二进制里的1和0，…但是到底这些晶体管是怎么计算的呢？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
我们讲一讲最简单的逻辑门中的非门电路和基本运算加法器实现原理
非门
下图是集成电路中CMOS反相器的设计版图，它可以实现非门的功能。
我们首先规定高电压是1，低电压是0，图中pmos和nmos相当于开关，pmos在低电压时导通，nmos在高电压时导通。我们在输入端输入高低电压于是得出：
这与逻辑门中非门的输入输出是一样的，所以coms反相器实现了逻辑门中非门的功能。
下图是逻辑门的符号和真值表
简单的加法运算
一位数的二进制加法只有四种情况
1+1=10
1+0= 1
0+1= 1
0+0= 0
假如不考虑进位。
这与异或的真值表相同。说明异或门可以实现位加器的效果。
考虑进位的情况下，下图电路两个异或门，两个与门，一个或门可以实现一位全加器的效果。右下角是进位输出C0.
将图中的电路简化，用下图表示一位全加器。
八个一位全加器串联可以组成一个八位全加器，一次可以实现一个字节即八位二进制数的加法运算。如下图是两个存储在寄存器中的八位二进制数相加的情况
图中第一个进位没有输入默认低电压C0=0，C8如果是一的话就会涉及数据溢出的问题（假如定义数据类型长度是8位的话）。
至此，通过集成电路完整地实现了加法运算。
实际中CPU处理的数据远比这复杂，这里只是讲了其中很少的一部分感兴趣的可以搜索计算机组成原理深入了解。
回答于 2019-09-11 08:43:50
微控制器是集成在单个芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能都集成在一个小芯片上，但它具有完整计算机所需的大多数组件：CPU、内存、内部和外部总线系统，其中大多数当前具有外部存储器。它还集成了外围设备，例如通信接口、计时器，实时时钟。现在，功能最强大的微控制器系统甚至可以在单个芯片上集成声音、图像、网络、复杂的输入和输出系统。
微控制器也被称为微控制器，因为它们首先用于工业控制中。该微控制器是由专用处理器开发的，该处理器中只有一个CPU。最早的设计概念是将大量外围设备和CPU集成到一个芯片中，从而使计算机系统更小，更易于集成到复杂而苛刻的控制设备中。 INTEL的Z80是根据这一想法设计的第一款处理器。从那时起，微控制器和专用处理器的开发就被划分了。
早期的MCU是8位或4位。最成功的产品之一是INTEL的8031，其简单性和可靠性得到了高度评价。从那时起，在8031上开发了MCS51系列MCU系统。基于该系统的微控制器系统至今仍被广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，已经开始出现16位单片机，但是由于不满意的性价比，它们并未得到广泛使用。随着1990年代消费电子产品的发展，MCU技术得到了极大的改善。随着INTEL i960系列（尤其是后来的ARM系列）的广泛应用，32位微控制器迅速取代了16位微控制器的高端地位，并进入了主流市场。传统的8位MCU的性能也得到了快速提高，与1980年代相比，处理能力提高了数百倍。目前，高端32位MCU的频率超过300MHz，其性能直接跟踪1990年代中期的特殊处理器。普通型号价格降至1美元，最高端型号仅为10美元。现代的MCU系统不再仅在裸机环境中开发和使用。大量专用的嵌入式操作系统广泛用于各种MCU。作为手持计算机和手机核心的高端微控制器甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。与专用处理器相比，微控制器最适合嵌入式系统，因此应用最多。实际上，微控制器是世界上数量最多的计算机。 MCU被集成到现代人类生活中几乎所有的电子和机械产品中。移动电话、电话、计算器、家用电器、电子玩具、计算机配件（例如掌上电脑和鼠标）中有1-2个微控制器。个人计算机中还有许多微控制器。汽车中通常有40多个单片机。在复杂的工业控制系统上，甚至可能有数百个单片机同时工作！微控制器的数量不仅远远超过了PC和其他计算的集成，甚至还超过了人类的数量。
回答于 2019-09-11 08:43:50
浅显点大概就是
通过逻辑电路。
芯片里面有一大坨与非门，实现高低电平转换，表示为1-0转换。
然后在软件层面把人能看得懂的高级语言翻译成芯片看得懂的机器语言，即1-0组成的话。
大致的效果就是
“为什么不说专业点”(你输入这句话)
|(翻译)
010011010110111010(进电路)
|(算一下)
101000100101000101(出来变这样)
|(翻译)
“因为学渣只记得个大概了”(电脑返回给你这句话)
这样就完成了用很具象的电路执行抽象的操作。
回答于 2019-09-11 08:43:50
可以去看看：对计算机而言，冯诺依曼理论；一般的大规模集成电路，是先用分立元件，或已有元器件搭建系统电路，然后利用其原理图和EDA辅助工具设计芯片版图，制成芯片，完成特定功能。