关于逻辑门构建CPU的教程

物理
关于逻辑门构建CPU的教程

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不稳定U233 更新于2026-10-24 05:51:02

本贴使用 图灵完备 演示CPU的逻辑构成。

本贴与游戏无关,图灵完备仅作为演示载体。

建议先阅读浏览大楼中前两篇,对使用元件有一个基本的了解。


Node 1:理论


1.1:架构

不知道CPU的结构,何以构建CPU?屏幕截图 2026-09-29 094310.png

这是我之前看到的一张照片,AI超分了一下放上来的

可以发现,CPU主要由运算器(ALU),内存储器(寄存器)以及控制器(程序+译码器)组成,当然还有辅助的I/O。(注:L1L2L3缓存暂不考虑)


1.2:指令集

现代主要CPU都是x86的架构,也许你听过x86这么个名字,它是一套指令集,x86架构的CPU只认识x86类型的指令集,否则他只会乱执行或者不执行。

这么看,指令集与CPU的关系极其密切,同时,指令集的设计也关系到CPU运行的效率,x86指令集的指令长度再1-16字节之间,解码相当复杂,同时闭源,难以在这里讲清楚,所以我为你们选择了加州大学伯克利分校开发的具有低能耗,简易特点同时前景较好的RISC-V指令集,这是一种固定指令长度为4字节的指令集,解码简单,算力-能耗比高。

考虑到工程文件即使相比x86只有短短100多页,全英文还是太使人头秃,我将最主要的部分:基本指令定义放在下面:

类型 31-25              24-20            19-15       14-12         11-7              6-0

R型 funct7             rs2                 rs1         funct3         rd                opcode

I型  imm                imm               rs1          funct3        rd                opcode

S型 imm0~6           rs2                rs1          funct3        imm7~11       opcode

B型 imm0+10~5      rs2                rs1          funct3        imm4~1+11    opcode

U型 imm                imm              imm         imm          rd                 opcode

J型 imm0+10~5      imm4~1+11    imm19~15  imm14~12  rd                opcode

看起来似乎还是很令人烦恼,RISBUJ都是什么意思?且听下回分解()

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?!神区?!
1月前

你的Latex貌似出问题了显示不出来


3条评论
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不稳定U233
1月前

哪一部分?我网页版这里是正常的

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\ 回复 不稳定U233
1月前

搬砖不能显示表格。


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不稳定U233 回复 \
20天前

行我改下