Mappa del processore sullo schema elettrico

Sono uno sviluppatore di software (usando linguaggi di alto livello come .NET, C, C ++ ecc.) Cercando di capire come funzionano i computer a un livello inferiore.

Sono familiare con questo diagramma:

Sto cercando di ottenere una visione di alto livello su come lo schema nel link si associa a uno schema circuitale come questo:

Ad esempio, dai un'occhiata all'istruzione del linguaggio assembly:

ADD 1,2

Sto cercando di capire come il processore produce '3' come output. Mi rendo conto che a questa domanda potrebbe essere difficile rispondere in termini semplici. Se lo è, allora un link potrebbe aiutare, forse a un libro.

Il problema è che per capire come il computer arriva a 1 + 2 = 3 devi capire 2 livelli più profondi di quanto non fossi mai andato.

All'incirca un computer è organizzato (in termini di campi di studio) in questo modo dal più alto livello di astrazione alla realtà più fisica:

1. Software applicativo
2. Macchina virtuale
3. Sistema operativo
4. BIOS
5. Sistemi integrati
6. Blocchi IP (sottounità / periferiche)
7. Blocchi logici
8. Gate-livello
9. Livello del transistor
10. Semicoductors
11. Fisica del dispositivo

Per capire correttamente perché il computer può produrre 2 + 1 = 3, devi prima decidere cosa sei disposto ad accettare "sulla fede" e cosa non crederai fino a quando non lo interiorizzerai. Quella informazione sarà al livello due sotto la cosa che capisci. Pertanto, se si desidera comprendere un circuito sommatore a livello logico, sarà necessario comprendere le basi dei transistor "digitali" (in particolare CMOS).

Usando il tuo sito precedente come esempio, considera questa risorsa . Discute il "Full Adder" - il circuito minimo completamente generico in grado di addizione / sottrazione incluso il carry-in e il carry-out.

Dovrai anche capire come sono rappresentati i numeri nel complemento di 2 (il sistema numerico utilizzato nei computer moderni per l'aritmetica dei numeri interi).

Se vuoi davvero un corso introduttivo di livello mondiale, non posso raccomandare abbastanza il professor Scott Wills alla Georgia Tech. È morto l'anno scorso di cancro, ma il suo corso continua . La classe Georgia Tech ECE2030 (introduzione all'ingegneria informatica) ha il suo libro di testo ed esercita tutto online.

In bocca al lupo!

Ho dovuto imparare lo stesso all'università e abbiamo usato il libro Computer Organization and Design che era molto dettagliato (ma forse è troppo dettagliato per le tue esigenze).

Patterson e Hennesy hanno usato alcuni "semplici" processori MIPS e hanno mostrato l'intera funzione della CPU con un po 'di codice di esempio in Assembler.

In generale, penso che sarebbe una buona idea prendere un processore "semplice" (Arduino o giù di lì) e provare a comprenderne la funzione, perché le differenze da quella a quella più complessa sono maggiori in quanto sono grandi i codici di istruzione implementati.

PS Forse il microprocessore elementare di Google Code sarebbe utile. È un microprocessore simulato in Java.

Il libro gratuito How Computers Work - Processor and Main Memory di Roger Young risponderà alla tua domanda, utilizza i relè anziché i transistor per una migliore comprensione.

Ho trovato la mia risposta qui . È una panoramica di alto livello del processo di aggiunta di numeri.