怎样制造一个简略的16位CPU，首要咱们要清晰CPU是做什么的，想必各位都比我清楚，百度的材料也很全……
假如想要制造一个CPU，首要得了解下核算机的组成结构(或许核算机的替代品，由于并不是只要核算机有CPU，现在的电子产品都很先进，许多设备例如手机、洗衣机乃至电
视和你家的轿车上面都得装一个CPU)，数字电路根底，还最好有点编程的根底(当然，没有也不要紧，这些常识都很简略取得，各种书上面都会说到，而且在接下来的过程中我会说到这些常识)
咱们要完成的是一个RISC指令集的CPU，而且咱们最终要自己为这个CPU规划指令而且编码。
首要咱们来听个故事，关于CPU的诞生的故事：
日本客户期望英特尔协助他们规划和出产八种专用集成电路芯片，用于完成桌面核算器。英特尔的工程师发现这样做有两个很大的问题。榜首，英特尔现已在全力开发
三种内存芯片了，没有人力再规划八种新的芯片。第二，用八种芯片完成核算器，将大大超出预算本钱。英特尔的一个名叫Ted Hoff
的工程师仔细剖析了日本同行的规划，他发现了一个现象。这八块芯片各完成一种特定的功用。当用户运用核算器时，这些功用并不是一起都需求的。比方，假如用户需求核算100个数的和，他会重复地输入一个数，再做一次加法，总共做100次，最终再打印出来。担任输入、加法和打印的电路并不一起作业。
这样，当一块芯片在作业时，其他芯片或许是闲暇的。
Hoff有了一个主意：为什么不能用一块通用的芯片加上程序来完成几块芯片的功用呢?当需求某种功用时，只需求把完成该功用的一段程序代码(称为子程序)加载到通用芯片上，其功用与专用芯片会彻底相同。
经过几天的思考后，霍夫画出了核算器的新的体系结构图，其间包括4块芯片：一块通用处理器芯片，完成一切的核算和操控功用;一块可读写内存(RAM)芯片，
用来寄存数据;一块只读内存(ROM)芯片，用来寄存程序;一块输入输出芯片，完成键入数据和操作指令、打印成果等等功用。
看完这个故过后，能够总结：CPU是一种用来替代专用集成电路的器材(这仅仅我的了解，不同人有不同了解，这个就智者见智了，我在接下来的比如中也会阐明我的主意)。
然后考虑如下这个比如：
例1-1：
mov eax，0
repeat：inc eax
jmp repeat
例1-2：
int main()
{
unsigned int i = 0;
while(1)
i++;
｝
例1-3：
能够看到，以上三个比如都发生了一个从0不断添加的序列，而且前两个比如会一向加到溢出又从0开端(这个取决于核算机的字长也便是多少位的CPU，eax是
32位寄存器所以必定是加到4294967295然后回0，而后边那个c程序则看不同编译器和不同渠道不相同)，后边那个比如则看你用的是什么样的加法器和多少个D触发器
那问题就来了，我假定要一个递减的序列怎样办呢?前两个比如很好解说，我直接改代码不就得了：
例2-1：
mov eax，0
repeat：dec eax
jmp repeat
例2-2：
int main()
{
unsigned int i = 0;
while(1)
i–;
｝
你只需求悄悄敲击键盘，修改了代码之后，它就会如你所愿的履行。
可是后边那个比如怎样办呢?或许你现已想到方法了：如例2-3所示。
例2-3：
问题就来了，你在键盘上敲两下可不能改动实践电路!上面(例1-3)中是个加法器，可是跑到这儿却变成了减法器(例2-3)!
这样的话，你就得再做一个电路，一个用来算加法，一个用来算减法，可是两个电路代表你得用更多的电路和芯片，你花的钱就得更多，要是你不能一起运用这两个电路你就花了两份钱却只干了一件事!
这个问题能被处理吗?答案是能!
请看例3：
这个比如中运用了一个加法器一个减法器，没比上面的电路省(显着……莫非你想用减法器做加法器的功用?不或许吧!当然，加上一个负数的补码的确便是减去
一个数，可是这儿先不考虑这种问题)，多了一组多路器，少了一组D触发器。总的来说，优势仍是显着的(两块电路板和一块电路板的不同)。
而sel信号便是用来挑选的(0是递加，1是递减)。
假如咱们把sel信号看做“程序”的话，这个电路就像一个“CPU”能依据“程序”履行不同的“操作”，这样的话，经过“程序”(sel信号)，这个电路就能够完成复用。
依据上面的定论，我以为(仅仅是个人以为啊～)：程序便是硬件电路的延伸!
而CPU的基本思想，我以为便是这样的。
接下来咱们就剖析CPU的结构和各个部件，然后完成这个CPU。
什么是单周期CPU，什么是多周期CPU，什么是RISC，什么是CISC
首要我们得有时钟的概念：这个问题欠好解说
啊。。。。。。能够了解为家里边的机械钟，上上电池之后就会滴答滴答走，而它“滴答滴答”的速度便是频率，滴答一下用的时刻便是周期，而人的作业，下班，
吃饭和学习文娱都是依照时钟的指示来进行的(熬夜的网瘾少年不算)，一般来说，时钟信号都是由晶体振荡器发生的，0101替换的信号(低电平和高电平)。
数字电路都需求一个“时钟”来驱动，就像演奏交响乐的时分需求一个指挥家在前面指挥相同，一切的人都会跟着指挥的拍子来演奏，就像数字电路中一切的部件都会跟着时钟节拍作业相同。
如下是一个抱负的时钟信号：(留意是抱负的)。
当然，实践的时钟信号或许远没有这么抱负，或许上升沿是斜的，而且占空比也或许不是50%，有颤动，有偏移(相对于两个器材)，或许由于导线的寄生电容效应变得走形。
上面那段假如没听懂也不要紧～～～横竖便是告知你，实践的时钟信号测出来必定没这么规范。
而 cpu的作业频率，是外频与倍频的积(cpu终究怎样算频率，其实这个我也不太清楚呵呵)，由于cpu是经过外部的晶振发生一个时钟信号，然后再经过内部
的电路(锁相环)，倍频至需求的频率。当然，有人问，为什么要这么费事呢?直接在电路外边做个时钟晶振能发生那么高的时钟信号就能够了嘛，这个是能够的，
在某些简略的体系上(例如51单片姬)便是这样的，可是核算姬的cpu比较杂乱，由于一些原因所以有必要要做到cpu内。
下面简略说一下CPU的两种指令集：CISC和RISC。
说下我的观点(个人观点，如有过错还请高手纠正)：
RISC是Reduced Instruction Set Computer，精简指令集核算机，典型比如是MIPS处理器。
CISC 是Complex Instruction Set
Compute，杂乱指令集核算机，典型比如是x86系列处理器(当然现在的x86指令仍是最初cisc的指令，可是实践处理器的结构都现已变成了
risc结构了，risc的结构完成流水线等特性比较简略，在核算机前的你假如用的是intel某系列的处理器，则它运用的指令集看上去仍是像cisc的
指令，可是实践上你的cpu的结构现已是risc的了)。
一般CISC的处理器需求用微指令合作运转，而RISC全部是经过硬连线完成的，
也便是说，当cisc的处理器在履行你的程序前，还得先从别的一个rom里边读出一些数据来“辅导”处理器怎样处理你的指令，所以cisc功率比较低，而
risc是彻底经过部件和部件之间的衔接完成某种功用，极大的提高了作业功率，而且为流水线结构的呈现供给了根底。cisc的寄存器数量较少，指令能够实
现一些比较特别的功用，例如8086的一些寄存器：
ax，bx，cx，dx，si，di等;段寄存器有：cs，ds，es，ss等。相对的指令功用比较特别，例如xlat将bx中的值作为基地址，al中的值作为偏移，在内存中寻址到的数据送到al傍边(以ds为段寄存器)
而risc的处理器则通用寄存器比较多，而指令的功用能够稍弱小一点，例如：
以nios嵌入式处理器来阐明，nios处理器有32个通用寄存器(r0～r31)，而指令功用相对x86的弱一些，而且x86进行内存拜访是直接运用mov指令，nios处理器读内存用的是load，写内存用的是store，
二者呼应中止的方法也不相同，举一个典型的比如，x86的处理器将中止向量表放在了内存的最低地址(0-1023，每个中止向量占四个字节)，能包容256
个中止(以实形式的8086举例)呼应中止时，将中止号对应的地址上的cs和ip的值装入到cs和ip寄存器而将本来的地址保存，而且保存状况寄存器然后
进入中止处理，而risc则具有一个一起的中止呼应函数，这个函数会依据中止号找到程序向体系注册的函数的地址，而且调用这个函数。一般来说而是用的
cisc指令的长度是不定的，例如x86的xor ax，bx对应机器码是0x31d8、而push ax是0x50、pop
cx是0x59。而risc的指令确是定长的，例如32位。
