CPU 到底是怎么识别代码的？ _CPU

近读到这样一篇文章，从底层硬件角度出发剖析了一下CPU对代码的识别和读取，内容之精彩，读完感觉学到的很多东西瞬间联系起来了，分享给猿们。
首先要开始这个话题要先说一下半导体。啥叫半导体？
半导体其实就是介于导体和绝缘体中间的一种东西，比如二极管。

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电流可以从A端流向C端，但反过来则不行。你可以把它理解成一种防止电流逆流的东西。
当C端10V，A端0V，二极管可以视为断开。
当C端0V，A端10V，二极管可以视为导线，结果就是A端的电流源源不断的流向C端，导致最后的结果就是A端=C端=10V
等等，不是说好的C端0V，A端10V么？咋就变成结果是A端=C端=10V了？
你可以把这个理解成初始状态，当最后稳定下来之后就会变成A端=C端=10V 。
文科的童鞋们对不住了，实在不懂问高中物理老师吧。反正你不能理解的话就记住这种情况下它相当于导线就行了。
利用半导体，我们可以制作一些有趣的电路，比如【与门】

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此时A端B端只要有一个是0V，那Y端就会和0V地方直接导通，导致Y端也变成0V 。只有AB两端都是10V，Y和AB之间才没有电流流动，Y端也才是10V 。
我们把这个装置成为【与门】，把有电压的地方计为1，0电压的地方计为0 。至于具体几V电压，那不重要。
也就是AB必须同时输入1，输出端Y才是1;AB有一个是0，输出端Y就是0 。
其他还有【或门】【非门】和【异或门】，跟这个都差不多，或门就是输入有一个是1输出就是1，输入00则输入0 。
非门也好理解，就是输入1输出0，输入0输出1 。
异或门难理解一些，不过也就那么回事，输入01或者10则输出1，输入00或者11则输出0 。（即输入两个一样的值则输出0，输入两个不一样的值则输出1）。
这几种门都可以用二极管做出来，具体怎么做就不演示了，有兴趣的童鞋可以自己试试。每次都画二极管也是个麻烦，我们就把门电路简化成下面几个符号。

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然后我们就可以用门电路来做CPU了。当然做CPU还是挺难的，我们先从简单的开始：加法器。
加法器顾名思义，就是一种用来算加法的电路，最简单的就是下面这种。

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AB只能输入0或者1，也就是这个加法器能算0+0，1+0或者1+1 。
输出端S是结果，而C则代表是不是发生进位了，二进制1+1=10嘛。这个时候C=1，S=0
费了大半天的力气，算个1+1是不是特别有成就感？
那再进一步算个1+2吧（二进制01+10），然后我们就发现了一个新的问题：第二位需要处理第一位有可能进位的问题，所以我们还得设计一个全加法器。

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每次都这么画实在太麻烦了，我们简化一下

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也就是有3个输入2个输出，分别输入要相加的两个数和上一位的进位，然后输入结果和是否进位。
然后我们把这个全加法器串起来

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我们就有了一个4位加法器，可以计算4位数的加法也就是15+15，已经达到了幼儿园中班水平，是不是特别给力？
做完加法器我们再做个乘法器吧，当然乘任意10进制数是有点麻烦的，我们先做个乘2的吧。
乘2就很简单了，对于一个2进制数数我们在后面加个0就算是乘2了
比如：

5=101（2）
10=1010（2）

所以我们只要把输入都往前移动一位，再在最低位上补个零就算是乘2了。具体逻辑电路图我就不画，你们知道咋回事就行了。
那乘3呢？简单，先位移一次（乘2）再加一次。乘5呢？先位移两次（乘4）再加一次。
所以一般简单的CPU是没有乘法的，而乘法则是通过位移和加算的组合来通过软件来实现的。这说的有点远了，我们还是继续做CPU吧。
现在假设你有8位加法器了，也有一个位移1位的模块了。串起来你就能算了！