从 CPU 开始运算到计算机显示，发生了什么？

Question

CPU 只能进行数值运算，那么计算机是怎么显示出字符的，怎么进行编译的，原理是怎样的？

小白求指点！

Answer 1

为什么这么多人踩这个问题呢？没有不好的问题，只有不好的答案。踩这个问题的，我只能姑且认为你没有好的答案。

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CPU 只能进行数值运算，

错。

CPU（中央处理器）主要由控制器和运算器。

运算器包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器、路径转换器等。

至于你提到的数值运算，只是其中的一小部分，而且是很重要的部分。

因为计算机最初的数值运算只能进行位运算：即与、或、非。而运算的结果放在寄存器。

比如加法运算，在电路上是这样的：

1. A B 存放相加的两个数字。
2. 相加的结果：
   1. 低位是 A 或 B
   2. 进位是 A 与 B

A B 为 0 或者 1。对应的是电压的高低。

后来，由于这部分功能是经常用到的，于是就把这些东西也集成为了专有芯片：加法运算器。

在 PC 上，就直接集成到了 CPU 里面了。

CPU 的每次运算包括：提取、解码、执行和写回。

这里面涉及到的寻址，指令……我就不解释了，你看看相关的书籍。而执行阶段，不仅仅是算数运算，逻辑运算，还包括其它的。

那么计算机是怎么显示出字符的，怎么进行编译的，原理是怎样的？

在电子计算机发明以前，机器就已经可以显示字符了。可以百科一下约翰内斯·古登堡。

如果你知道早期计算机的历史，你也就知道为什么很多语言的输出不是用 output 函数，而是用 print 函数了。因为早期计算机只能打印机，没有显示器。

前面已经讨论了数值计算。现在插播广告，如果想了解更多可以去我博客看看：代码之谜系列。

计算机的组成，除了 CPU 还有几个主要部件：存储器、输入/输出。

现在我们构建一个最简单的显示器。

这个显示器是黑白的，显示器的分辨率是8*8（确实很简陋）。在显示器上，布满了64个小灯。（插播因特尔广告：灯，灯灯灯灯）

这些灯，灯灯灯灯，有一个特点，就是电压低了，则暗或者灭，电压高了，则显示。

灯的正极都连接到了一个电源上，而负极，都连接着一根线，一共64根线。

效果图（来自百度百科，密集恐惧症者勿看）

如果让灯都灭掉，则引脚上的电压都是低压，于是我们都给他们发送 0

00000000
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这个本来应该是正方形的，凑合看吧。

这个显示器也是一个芯片。

如果我们想显示数字 1，则我们发送

00011100
00011100
00011100
00011100
00011100
00011100
00011100
00011100

有点糙，凑合看吧。

对应的十六进制是 1C，十进制 28。

因此，我们想显示1，则只需要把长整形的无符号数28，发送到显示器芯片的地址。

现在问题来了，我想显示1，却发送的是28。如果显示器的分辨率更大，我们需要发送另一个数字。也就是说，对于不同型号，不同分辨率的显示器，我们的操作确实不一样的。这样显然是违反三个代表的主体思想的，也不利于构建和谐社会。

于是，标准开始制定，ANSII，UNICODE……

只要，1 的内部代码就确定了，十六进制的 31，十进制的 49。

而上面提到的 28 对应的是 1，则为字形表。

当我们想显示 1 的时候，只需要把 1 的 ascii 码发送给显示器（我这么写是为了简化流程，其实是发送给了负责处理显示功能的API），就可以了。

如果想了解更多的显示细节，这已经不是CPU的工作了，而是 GPU。

我的github地址：https://github.com/justjavac

Answer 2

显示的字符是经过一系列转换的，计算机只能识别二进制是因为晶体管的接通和截断两种信号，刚好符合二进制的0和1，但是人能是别的数字是十进制所以需要转换为十进制，字符类的是十六进制，

Answer 3

答案已忽略

Answer 4

以常见的1366 * 768分辨率举例，有1366 * 768 = 1049088个像素点，假设每个像素点有256个色，那么就需要能区分1049088 * 256个不同状态，这个状态可以用一个值去表示，这个值传输给显示设备，显示设备就能显示出对应的图像。