CPU是如何执行代码的？

半导体，就是导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，比如二极管。

电流可以从正极流向负极，但反过来则不行。所以，可以它可以防止电流逆流。

当负极12V，正极0V，二极管断开；

当负极0V，正极12V，二极管导通。

正极的电流源源不断的流向负极，导最终达到正负极都是12V，稳定后，可将其视为导线。

有了半导体这个性能，我们可以尝试做一个【与门】。

即AB同时输入1，输出端Y才是1;AB有一个为0，输出端Y则为0。

有了这些基础的门电路，我们就可以做基础逻辑了。从最基础的加法器开始说。

S表示计算的结果，C表示是否要进位。

1 + 1 = 10，那么S就是0，C就是1。

由逻辑状态表可写出逻辑式：

   (a)逻辑图

     (b)逻辑符号

上面的图使用太复杂，简化一下：

(a)逻辑图  

 
 (b)逻辑符号

在4位数中，一共可以表达16个数，需要引入‘补数'的概念，例如3的补数是13，4的补数是12，5的补数是11，当你计算7减去4的时候，可以变成7加上3的补数，即7+13。

可是7+13是20，但是7-3等于4啊？

向后退3格：7 - 3 = 4

向前进9格 ：(7 + 9) mod 12 = 4

向前进21格：(7+9+12) mod 12 = 4

向前进33格：(7+9+12+12) mod 12 = 4

.....

 7-3可以换算成7+13了，如果是3-7呢？

负数的引入，使得系统变得更复杂了。首先我们得用一个标志位来表示正数还是负数。

最高位的0表示正数，1表示负数，真正有效的数字只剩下3位了，正数的范围是从1到7，负数的范围从-1到-7，不过这里出现了两个零！一个正0，一个负0，这不妥吧。

我们又想到了前面提到的“补码”。

所以，补码让二进制的表示更加易于理解。

加法，减法都有了，那乘法和除法呢？

比如
5=101（2）
10=1010（2）

有了前面的基础，我们就可以计算基础的四则运算了吧。

试试看。比如计算A+B*2，用前面的基础来计算，不难吧。

那如果，我再计算（A+B）*2呢？也不难，把前面加法器模块和位移模块的接线调整一下，就能实现。

没错啊，编程的过程就是把线拔过来，插过去啊。

这肯定不行吧。需要引入两个有用的模块。

触发器的作用是存储1个bit数据。

比如RS型的FF，R是Reset，输入1则清零。S是Set，输入1则保存1。RS都输入0的时候，会一直输出刚才保存的内容。

用FF来保存计算的中间数据（也可以是中间状态），1 bit肯定是不够的。但是通过并联后，用4个或8个来保存4位或者8位数据。这种保存数据的东西，我们称之为寄存器（Register）。

选择器：MUX

有了这选择器模块以后，我们就可以给加法器和移位模块设计一个激活针脚。

这个激活针脚输入1则激活这个模块，输入0则不激活。如此，就可以控制数据是走加法器模块还是移位模块了。

其实，数据与寄存器相加，结果保存到寄存器，这一条执行起来，也至少需要三步，读取指令，执行指令，写寄存器。

经典的RISC设计则是分5步：读取指令(IF)，解码指令(ID)，执行指令(EX)，内存操作(MEM)，写寄存器(WB)。

下面我们用前面定义的3个指令测试下吧。以（1+4）*2+3为例。

0100 0001 ；寄存器存入1
0001 0100 ；寄存器的数字加4
0010 0000 ；乘2
0001 0011 ；再加三

01000001000101000010000000010011

0100 0001 ；寄存器存入1
0001 0100 ；寄存器的数字加4
0010 0000 ；乘2
0001 0011 ；再加三

MOV   1 ；寄存器存入1
ADD   4 ；寄存器的数字加4
SHL   0 ；乘2（介于我们设计的乘法器暂时只能乘2，这个0是占位的）
ADD   3 ；再加三

熟悉吗？没错，这就是汇编语言。汇编语言和机器语言相互紧靠的交互层。

目前比较流行的高级语言有VB、Java、C、C++、Python、PHP等。

下面是2019年最新的世界编程语言排行榜：