寫給外行的計算機原理（四）CPU讀寫記憶體

還記得上次我們發明的記憶體嗎？現在我們要對它進行一些改進，好讓它能夠和

cpu一起工作。

在上圖的左上角，是兩個由電路控制的按鈕，上面的是常開按鈕，當電磁鐵中有電流通過時，電路就會接通；下面的是常閉按鈕，當電磁鐵線圈中有通電時，電路就會斷開。我們的基本記憶體裝置中包含乙個常開按鈕，用於將記憶體中的資料設定為

1，還有乙個常閉按鈕，用於將記憶體清零。現在，我們就將原先需要用手操作的按鈕換成相應的用電路控制的按鈕，這樣，我們的記憶體裝置就可以畫成圖中右上角所示的樣子，

s代表常開按鈕的正極，

r代表常閉按鈕的正極，它們的負極連在電源的負極上，但是在圖中我們將它們省略了，因為決定電路狀態的是兩個正極。這樣，我們的記憶體裝置只需要將外部的三根導線畫出來就可以了。

這樣，我們的八位記憶體就可以畫成圖中下部所示的樣子，我們只將設一的導線和輸出端保留，而把復位導線保留在了內部。如果我們把這個八位記憶體裝進乙個盒子，那麼，從外面來看，就只有八根用於設一的導線和八根用於輸出資料的導線，是不是看起來簡單了很多？下面，我們就會將這種記憶體和

cpu連線起來，讓它們一起工作，你將會明白

cpu如何讀寫記憶體。

在圖中，我們用到了三個八位記憶體，其中兩個用於輸入，乙個用於輸出，兩個輸入的記憶體中儲存的是需要相加的兩個八位數：

01010110

和10001001

，其中第乙個八位數在圖中左上角的記憶體中是從右往左輸入的。為了圖中的導線不至於太過混亂，我們的機器第乙個記憶體中的資料是倒著輸入的。圖右邊的記憶體中儲存的是兩個數相加的計算結果：

11011111

，這個記憶體中的資料是從上往下讀的。當我們將兩個輸入記憶體中的資料改變時，輸出結果就會立即改變，如果我們在輸出記憶體的八個輸出端接上八個燈泡，那你就可以看到燈泡的亮滅，當然，我們也可以接上別的東西，比如八個電風扇，這樣，上面的計算結果就是八個電風扇分別這樣工作：轉轉停轉轉轉轉轉。

中間的電路就姑且叫做

cpu吧，雖然它是簡單幼稚的電路，但確實可以正確地計算某些特定的題目（到目前為止，我們只能對有限的題目進行正確的運算）。注意，圖中輸入記憶體的輸出端的箭頭表示電動按鈕，如果該導線中有電，那麼，箭頭所指的開關就會閉合。兩個開關是併聯起來的，這樣，只要兩個輸入資料對應位置上有乙個

1，計算結果就會是

1。兩個輸入記憶體的輸出端的狀態變化引起

cpu的狀態變化，這就叫做

cpu讀記憶體（見過

windows

有時候彈出乙個視窗，提示說「該記憶體不能為

read

」嗎？）；當

cpu的狀態變化反應到輸出記憶體中，這就叫做寫記憶體。因為任何的狀態變化達到穩定都需要時間，而

cpu的工作速度和記憶體的工作速度並不會一致，所以

cpu的工作頻率和記憶體的頻率也不一樣。如你所見，我們將乙個數輸入記憶體，然後它內部的電磁鐵開始噼里啪啦動作，這相對來說比

cpu的電路狀態改變慢多了。當然，真實的記憶體中並沒有電磁鐵。但歷史上的確有過用電磁鐵製成的機器。