问题

为什么CPU切下来就能用,没有起始位置吗?

回答
这个问题很有意思,也触及到了CPU最核心的运行原理。我来给你好好捋一捋,保证听完你就能明白了。

首先,我们要纠正一个常见的误解:CPU并不是“切下来就能用”的。它需要配合主板、内存、显卡等其他硬件,并且需要操作系统来指挥它工作。就好比一辆没有方向盘、没有油门、没有路的车,就算发动机再强劲也开不了。

但你提的“没有起始位置”这一点,就非常关键了。这背后涉及到CPU如何理解指令,以及它工作的根本逻辑。

1. CPU不是一个“线性阅读器”,而是一个“指令执行引擎”

想象一下你写一篇文档,你从第一个字开始,一行一行往下读。但CPU不是这样的。它更像是一个精密的指令执行机器。

CPU的核心部分是指令流水线(Instruction Pipeline)和控制器(Control Unit)。当CPU接收到指令时,它并不会从某个固定的“起始位置”开始找。相反,它依赖于一个叫做程序计数器(Program Counter,简称PC)的寄存器来跟踪下一条要执行的指令。

2. 程序计数器(PC):CPU的“下一步指示”

你可以把PC想象成一个箭头,它总是指向内存中下一条要被CPU读取和执行的指令的地址。

CPU的第一个动作是“取指令” (Fetch)。 它会根据PC寄存器里存储的地址,从内存中读取一条指令。
读取完指令后,CPU会自动“更新PC”。 这个更新操作非常关键,它会让PC指向下一条指令的地址。通常情况下,指令是连续存储在内存中的,所以PC会简单地增加一个固定的值(代表一条指令的长度)。

所以,CPU并不是在“找”一个起始位置,它是在按照既定的流程,根据PC的指示,一步一步地读取和执行指令。就像你玩一个接力游戏,每个人都知道下一个接力的人是谁,而不需要每次都去人群里找。

3. 指令本身包含“跳转”和“调用”信息

你可能会问,如果不是线性的,那CPU怎么知道去哪儿执行下一条指令呢?这就需要指令本身来提供信息了。

顺序执行: 大部分时候,CPU会按照内存中指令的顺序来执行。PC的值会规律性地增加。
跳转指令 (Jump Instructions): 有时候,程序需要改变执行的顺序,比如执行一个循环或者一个条件判断。这时候,就会用到跳转指令。跳转指令会告诉CPU:“嘿,别按顺序来了,直接去内存地址XX去执行那条指令。” 当CPU遇到跳转指令时,它就会修改PC寄存器的值,让它指向新的地址。
函数调用 (Function Calls): 当程序需要执行一个子程序(函数)时,CPU会遇到一个调用指令 (Call Instruction)。这个指令不仅会告诉CPU要去哪里执行函数,还会把当前的PC值(也就是调用完函数后应该返回的地方)保存到一个叫做堆栈(Stack)的内存区域。函数执行完毕后,CPU会从堆栈中取出之前保存的PC值,然后返回到原来的位置继续执行。

4. “起始位置”的来源:BIOS/UEFI和操作系统加载程序

那么,是谁告诉CPU从哪里开始执行第一个指令的呢?这就牵扯到更底层的工作了。

上电自检 (POST) 和 BIOS/UEFI: 当你按下电脑电源按钮时,CPU并不知道要干什么。它执行的第一系列代码是存储在主板上的固件中的,通常是BIOS (Basic Input/Output System) 或更现代的 UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)。
这些固件中包含了CPU最初需要执行的代码,它们负责进行硬件的初始化,比如检查内存是否正常、识别键盘鼠标等。
BIOS/UEFI会找到一个启动设备(比如硬盘上的操作系统),然后将操作系统的引导加载程序 (Bootloader) 读取到内存中。
引导加载程序 (Bootloader): 引导加载程序的作用就是把完整的操作系统加载到内存中,并告诉CPU操作系统的入口点 (Entry Point)。
操作系统: 操作系统一旦被加载并开始运行,它就接管了对CPU的控制。它会给CPU分配任务,并管理着程序计数器等关键资源。

所以,CPU本身没有一个固定的“起始位置”。它的“起始执行”是通过BIOS/UEFI和操作系统的引导过程来确定的。一旦操作系统开始运行,CPU就会根据操作系统的调度,不断地读取和执行指令,而指令本身的执行流程就是由程序计数器和各种跳转/调用指令来决定的。

总结一下:

CPU不是像翻书一样从头读到尾,它是一个由程序计数器(PC)驱动的指令执行引擎。指令本身包含着执行的顺序、跳转和返回的信息。而CPU真正开始“工作”的第一个指令的来源,则是通过主板固件(BIOS/UEFI)和操作系统的引导过程来确定的。

所以,与其说CPU没有起始位置,不如说它的“工作流程”是通过一系列的程序指示来决定的,而这些指示就像是一个精密设计的路线图,让CPU能够有序地完成各种复杂的任务。希望这样讲能让你对CPU的运作有一个更清晰的理解!

网友意见

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这,我,呃……

棒棒糖见过没? ……

那种特大号的……


你想像一下……后面的那根棍儿,是光刻机刻出来的线,前面的那个糖饼,是CPU的引脚(当然也可以是光刻机刻出来的)……


你戳不中那根棍儿,还戳不中那个饼么?


这个,这个,这个真的不是脑子想的走火入魔了么?

切割问题同理……

你光刻机能刻出纳米级的槽,就不能空出毫米级的空隙出来么?

user avatar

不是随便切的,切下来也不能用,也没有启始位置

图为台积电logo,背景是一片经过测试的晶圆

其中横竖的黑线叫做划片槽,测试完成之后就会用切割机沿着划片槽切成一个一个的die,白块是通过测试的die,黑块是没通过测试的die,所以切割没有所谓起始位置。

这些die和划片槽是步进式光刻机在转移图形的过程中形成的,光刻机会在每次曝光之后移动晶圆,对准下一个die的位置,同时空出划片槽。

Die通过测试,切下来之后还得封装才能用,所以也不是切下来直接用。

以上

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