电子世界里的频率是怎么来的

一直都很好奇，计算机到底是如何工作的。

简单说起来，程序语言经过编译，变成计算机认识的机器语言，然后CPU去取指令，然后执行，就得到了想要的结果。但是，CPU取指令，执行的过程是怎样的？

另一个简单的答案，不同架构的CPU有不同的指令集，这些指令集都是按照特定的格式（0、1组合）组织在一起的，每个bit都有特定的含义，CPU的作用就是根据这样的0、1组合去做不同的事情，例如加减乘除，或者跳转。

CPU对于加减乘除是如何做的呢？这可以由最基本的与非门组合完成，coursera上的一个课程很好的解释了这个方面。链接：https://class.coursera.org/nand2tetris1-001

在解决了CPU是如何实现加减乘除之后，电子世界里另外一个问题就来了，什么是频率？如何产生的？

事实上这个问题的答案很简单，至少对于BIOS的人来说很简单。

在计算机系统里，有一个clock generator，这个器件会有很多信号线连出来，连到不同的器件上作为clock输入，也就是说，clock generator就是计算机系统里的指挥官，它的频率有多高，多稳定，就决定了计算机能跑多快，运行起来稳定性有多好。

那么，clock generator它自身工作不需要频率吗？这个频率从哪里来？

这个频率，是从晶体来的，最理想的晶体是石英。

为什么石英可以产生频率？

让我们回想一下小时候都玩过的一个游戏，一把尺子，一半在桌上，用手压住，另一半伸到桌外。这时候用手压住另一半，让尺子变弯，然后松开，就能看到尺子来回震动。这就是一个频率。剩下的问题是，如何把这个频率和电子系统联系起来，让这个频率能变成高低电平？

最简单的，在尺子振动的一边加一个开关，尺子振动到这边的时候开关就打开了，走了之后，开关就关闭了，这时候检查开关的输出电流，就能看到一定频率的高低电平了。

没错，石英也能这样振荡，而且它振荡的频率特别稳定。就这样，计算机所需要的频率产生了。

至于频率在计算机里到底如何使用的，下次再说。

http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_oscillator