认识CPU

1，简介

全称是Central Processing Unit，是电脑中最硬核的组件，但是它不能代表电脑。

它是一种小型的计算机芯片，嵌入在台式机、笔记本电脑或者平板电脑的主板上。通过在单个计算结芯片防止数十亿个微晶体管来构建CPU。这些晶体管使它能够执行运行存储在系统内存中的程序所需的计算。CPU决定了你电脑的计算能力。

2，作用

CPU的核心是从程序或者应用程序获取指令并执行计算。

过程分为三个关键阶段：提取，解码、执行。CPU从系统的RAM中提取指令，然后解码该指令的实际内容，然后再由CPU的相关部分执行该指令。

1，取指令阶段是将内存中的指令读取到CPU中寄存器的过程，程序寄存器用于存储下一条指令所在的地址。
2，指令译码阶段，在取指令完成后，立马进入指令译码阶段，在指令译码阶段，指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行拆分和解释，识别区分出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。
3，执行指令阶段，译码完成后，就需要执行这一条指令了，此阶段的任务是完成指令所规定的各种操作，具体实现指令的功能。
4，访问取数阶段，根据指令的需要，有可能需要从内存中提取数据，此阶段的任务是：根据指令地址码，得到操作数在主存中的地址，并从主存中读取该操作数用于运算。
5，结果写回阶段，作为最后一个阶段，结果写回（write back，WB）阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式：结果数据经常被写到CPU的内部寄存器中，以便被后续的指令快速地存取。

3，内部结构

1，控制单元

从内存中提取指令并解码执行

2，算术逻辑单元（ALU）

处理算数和逻辑运算

3，功能结构

1，寄存器

中央处理器内的组成部分。它们可以用来暂存指令、数据和地址。可以将其看做是内存的一种。根据种类的不同，一个CPU内部会有20~100个寄存器。

1，累加寄存器：只有一个；存储运行的数据和运算后的数据。

2，标志寄存器：只有一个；用于反应处理器的状态和运算结果的某些特征以及控制指令的执行；负责溢出overflow（是指运算的结果超过了寄存器的长度范围）；负责奇偶校验parity check（是指检查运算结果的值是偶数还是奇数）。

3，程序计数器：只有一个，Program Counter；程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方；控制着程序的流程（顺序执行（每执行一条指令程序计数器的值就+1）；条件分支（指向任意的地址）；循环判断（指向任意的地址））。

4，基址寄存器：可以多个；存储数据内存的起始位置。

5，变址寄存器：可以多个；存储基址寄存器的相对地址。

6，通用寄存器：可以多个；存储任意数据。

7，指令寄存器：只有一个；储存正在被运行的指令，CPU内部使用，程序员无法对该寄存器进行读写。

8，只有一个；存储栈区域的起始位置。

2，控制器

负责把内存上的指令、数据读入寄存器，并根据指令的结果控制计算机

3，运算器

负责运算从内存中读入寄存器的数据

4，时钟

负责发出CPU开始计时的时钟信号

4，计算机语言

1，低级语言

1，机器语言

由二进制构成

2，汇编语言

电脑能识别，人又能理解；

经过汇编器转换为机器语言；

汇编语言采用助记符（memenic）来编写程序，每一个原本是电信号的机器语言指令会有一个与其对应的助记符；

汇编语言和机器语言是一一对应的；

汇编（汇编语言编写的程序转换为机器语言的过程称为汇编）；

反汇编（机器语言转化为汇编语言的过程称为反汇编）。

2，高级语言

经过编译转换成机器语言后才能运行。比如C、C++、java