一、CPU详解

1.1、CPU是什么

CPU，（Central Processing Unit）也叫做中央处理器，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。是计算机内的电子电路，通过执行由指令指定的基本算术、逻辑、控制和输入/输出(I/O)操作来执行计算机程序的指令。计算机工业至少从20世纪60年代初就使用了术语“中央处理单元”。主存储器和I/O电路。

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等,英文Logic components；运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

1.2、CPU的制作

简易流程: 一堆沙子＋一堆铜＋一堆胶水+特定金属添加＋特殊工艺

详细流程: 沙子脱氧->石英-→二氧化硅-→>提纯->硅锭->切割->晶圆->涂抹光刻胶-→>光刻→>蚀刻->清除光刻胶->电镀->抛光->铜层->测试-切片->封装

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1.3、晶体管, 晶圆, 芯片

1.3.1、什么是晶体管

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件（包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件），具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。

1.3.2、二极管的制成

二极管是由半导体材料（硅、硒、锗等）制成的。

二极管的主要原理就是利用PN结的单向导电性，在PN结上加上引线和封装就成了一个二极管。

硅->加入特殊元素->P半导体N半导体->PN结-→>二极管->场效应晶体管->逻辑开关

1.3.3、相关概念和内容

与门或门非门或非门(异或)->基础逻辑电路

加法器累加器锁存器…

实现手动计算(通电一次，运行一次位运算)

加入内存实现自动运算(每次读取内存指令，(高电低电))

晶体管的工作流程: 超形象真人演示，五分钟讲解晶体管工作原理，一看就懂_哔哩哔哩_bilibili

1.3.4、什么是晶圆

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主。

1.3.5、什么是芯片

集成电路英语：integrated circuit，缩写作 IC；或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、晶片/芯片（chip）在电子学中是一种将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）小型化的方式，并时常制造在半导体晶圆表面上。

芯片上集成了许多二极管, 而芯片的制作是在晶圆上完成的.

芯片的制作过程: 三分钟讲解：芯片制造过程,,,好看视频

1.4、汇编语言

底层的硬件只能分辨高电平, 低电平就是我们传统的(1,0二进制), 但是0,1二进制形成的机器语言及其难以记忆和编写. 由此汇编语言诞生了.

1.4.1、什么是汇编语言

汇编语言（Assembly Language）是任何一种用于电子计算机、微处理器、微控制器或其他可编程器件的低级语言，亦称为符号语言。在汇编语言中，用助记符代替机器指令的操作码，用地址符号或标号代替指令或操作数的地址。在不同的设备中，汇编语言对应着不同的机器语言指令集，通过汇编过程转换成机器指令。特定的汇编语言和特定的机器语言指令集是一一对应的，不同平台之间不可直接移植。

汇编就是二进制指令的文本形式

举个例子: 加法在计算机中是通过00000011来表示的, 在汇编中就是通过ADD来表示.

通过汇编语言这种形式, 使其编写程序成为可能. 但其实汇编语言的编写也是一件非常困难和繁琐的事情, 由此就出现了后面的高级语言(c, c++, java, python等等). 但是高级语言是不可以直接被CPU所看懂的, 所以执行过程就变成了(高级语言--->(编译器/解释器)--->机器语言(就是二进制的0,1形式))

1.4.2、计算机中bug的起源

Bug一词的原意是“昆虫”或“虫子”;而在电脑系统或程序中隐藏着的一些未被发现的缺陷或问题,人们也叫它“bug”。

这其实是有一个故事的

Bug的创始人格蕾丝·赫柏(Grace Murray Hopper),是一位为美国海军工作的电脑专家,也是最早将人类语言融入到电脑程序的人之一。而代表电脑程序出错的“bug” 这名字,正是由赫柏所取的。

1945年9月9日，下午三点。哈珀中尉正领着她的小组构造一个称为“马克二型”的计算机。这还不是一个完全的电子计算机，它使用了大量的继电器，一种电子机械装置。第二次世界大战还没有结束。哈珀的小组日以继夜地工作。机房是一间第一次世界大战时建造的老建筑。那是一个炎热的夏天，房间没有空调，所有窗户都敞开散热。

突然，马克二型死机了。技术人员试了很多办法，最后定位到第70号继电器出错。哈珀观察这个出错的继电器，发现一只飞蛾躺在中间，已经被继电器打死。她小心地用摄子将蛾子夹出来，用透明胶布帖到“事件记录本”中，并注明“第一个发现虫子的实例。”

从此以后，人们将计算机错误戏称为虫子（bug），而把找寻错误的工作称为（debug）