计算机是什么做的

背景

虽然我是科班出身的，但是上大学时候，对这些内容并不感兴趣，只是简单的进行做题，考试而已。并没有思考，为啥学计算机组成原理，模电数电，微机原理，单片机，操作系统啥的。现在作为个搜索算法工程师，觉得那些并没啥用。但是静下来时候，发现这些基础还是很有思考价值的。

了解自己在历史的科技创新长河中，在哪一个环节，从电的发现，到各种电器，以及最开始思考如何便捷计算工具。到现在的计算机。

半导体

**半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。**目前计算机主要由硅谷的硅，硅是一种很优质的半导体材料，一种电导率控制很稳定的材料。

晶体管

晶体管可以看作一个开关，由电子转为数字最基本的单位，0和1，也是象征二进制的基本能力。

后面基于晶体管实现，与，或，非等门，然后构建加法器，减法器之类的，再加入各种寄存器，计数器，状态之类的信号表示，然后复杂化构建基础指令能力，得到最早期的cpu发展路线。

CPU设计

基本的cpu设计步骤基本分为以下操作

1. 设计一种程序指令 ，作为计算机最基本的程序指令，并且可以使用晶体管构成的各种门，加法器等实现。程序一般包括:
   1. ALU 基础计算
   2. 访存
   3. 转移指令
2. 数据通路，根据设计的程序以及所需完成的功能，将所需结构进行连接，一般包括：数据存储器，指令存储器，通用寄存器堆，指令寄存器IR，程序计数器PC。
3. 给CPU加上时钟
4. 解决指令执行合并，以及流水线问题

参考

1. 微电子制造工艺科普（1）• 晶体管 - 知乎 (zhihu.com)
2. 二极管、三极管、晶闸管、MOS管、IGBT的特征、原理及区别讲解 - 知乎 (zhihu.com)
3. 简单CPU设计-CSDN博客