“CPU如何工作？”

　　（这个问题由随笔《一种很简单的编程语言》引发）（该文写了一部分，还未发表）

　　我看过《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》，但是今天回想这个问题，还是觉得不懂，于是上网搜索，结果还是不懂。这本书强大到——用继电器实现CPU！但我为什么还是没看懂？

　　我不会觉得自己笨，所以一定是书有问题。（呵呵？）但是这本书不该有问题，那……总之不怪我，是书的表达问题……

　　心理学中曾有构造主义和机能主义之争。我打个比方：有一只怀表，为了弄懂其如何工作，构造主义仔细地拆开了表，说：“这个表有100个齿轮。”而机能主义看了看表，说：“这个表有一个表盘，表盘之下必然有一个动力系统，也必然有一个能量储存系统。”——二者说得都很对，但是前者显然仍不知道表如何工作，我们也似乎也不能说后者就弄懂了表如何工作。那么，我们该怎么回答这个问题呢？

　　我们使用懒人信条的第二条，假设我们已经回答完了，所以你也该懂了——什么叫“懂了”？“我明白CPU是怎么工作的了”、“我明白怀表是怎么工作的了”、“我懂微积分了”，这些都是什么意思？也许某人会算二次函数下的面积，但他未必“懂”微积分，因为他只知道可以套用某个公式。但我还知道为何可以套用这个公式——因为这个公式包含在微积分基本定理中，而微积分基本定理对光滑曲线总是有效。虽说要是把“为什么”一直问下去，我也不会懂，但其一我懂的比他多，其二我已经触碰到了最基本的一些定律。由此可见，“懂”就是能把基本的东西一直上推到表面——通过不断组合。所以对于CPU，要做的就是从门电路开始——但通过对门电路的组合，我们可以组合出新的成分，并以此为新的基石。自底向上是构造主义，自顶向下是机能主义。前者是工程组装顺序，后者是分析设计顺序。二者必然是可以对接的——但是在心理学中，这个对接十分困难，从神经到精神实在太远——CPU则相对简单。《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》这本书，大体是按构造主义方法写的，这很好，但是缺点是看不到目标；而用机能主义方法写，则看不到底层细节——也就是我们拥有的东西。对接是感人的：你用机能主义方法分析出了一个基本需要，然后发现某现有之物恰可以去满足这一需求——这让人兴奋。但我也就是说，在目标主导的情况下，机能主义方法才是基本的，要回答“CPU的工作原理是什么”，也当从机能主义角度开始。倒不是说这本书倒过来写更好些，但绝对更快、更简练。但是开头——从继电器到门，就难以倒叙了，我承认这是一个例外，并且难以言说，或许是因为继电器过于基本了？但是毕竟结构主义路线在这里过于难走，（心理学尚有解剖可看，并且器官可能作用并不单一而是经过高度合并；而CPU是我们的设计，合并功能是未来的事了）总之设计应当主修机能主义，而拆表工作中结构主义就更沾光一些——也只是一些。

　　那么我是不是该试图回答一下这一问题——“CPU如何工作？”

　　第一步，“CPU”是什么？——先列出计算机的全部结构：

• 逻辑储存器（包括储存器、输入、输出，此抽象来自《汇编语言》）
• CPU（包括运算器、控制器，此抽象来自《计算机组成原理》）

　　……不得不说我再一次意识到自己的纰漏——问题应该是“CPU”是完成何工作之物。而在此之前我先回答一下计算机为完成何工作之物——我们定义一台简单计算机，为了区别于图灵机，暂称“简单机”，其工作原理如下：

1. （初始化）简单机分为“储存部分”和“处理部分”，储存部分为足够长的一串的字节（8位），处理部分为一个寄存器A和一套指令，寄存器A存放地址，指令将一个数对应于一个操作，这个操作可以按固定规则地更新寄存器A和储存部分。
2. 执行寄存器A中数值对应地址中的操作
3. 回到1

　　然而这不就是那一篇随笔（见开头）中的BF语言吗？我们甚至不需要那个寄存器A，把寄存器A看做某个固定地址就可以，把第一条改为“执行地址…中的操作”。如果这样，那么CPU就是干这件事的东西，即【把数字转化为数据操作】

CPU就是把数转化为操作的东西

　　现在才得出这个结论似乎有些可笑——CPU等价于一个switch，但我们知道数据很容易储存，操作呢？我们以“取某地址的数”操作为例：（设置一个寄存器X来简化）

　　（参考《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》第17章）

　　（2018-1-6 于地球， 未完待续）