lesson1 计算机科学篇之CPU与二进制_cpu 二进制比较大小-优快云博客

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本文详细介绍了CPU的组成部分，如寄存器、控制器、运算器和时钟，以及它们各自的功能。寄存器的工作原理和类型被重点讨论，包括程序计数器在指令执行中的作用。此外，文章还探讨了为什么使用二进制，以及如何用二进制表示文字、图片、视频和声音。最后，简述了二进制与十进制的转换及二进制运算的基本概念。

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本文根据于po学校mark老师上课所讲的而记录的学习笔记

CPU

CPU，中央处理器，是电脑中的重要组件之一，如果电脑中没有CPU是无法运行的，CPU是负责整体计算机的控制，运行等处理。

CPU的内部中有四大组件：寄存器，控制器，运算器，时钟。

寄存器：短暂的存储一些值的地方，负责存储电脑中数据的地方，相当于CPU中的内存。一个程序是由指令（算法）加上数据组成的。

控制器：负责将内存，寄存器中的数据读入写出，控制寄存器的数据。

运算器：逻辑运算单元，协助控制器和寄存器，达到运算的效果。

时钟：CPU必须有人推动，推动的就是时钟。时钟有频率（GHz），i7的CPU有3.2GHz，相当于32亿次每秒的运行速度。

寄存器：

程序员最需要注意的是寄存器，因为寄存器是软件工程师唯一能接触到的。CPU是寄存器的集合。

低级语言，机器语言：CPU能读懂的语言，最开始是由0和1组成的代码。后来一串固定的01代码编辑成了一段固定的指令，产生了汇编。

高级语言，人类更好理解记忆，指令更加少的语言。高级语言通过编译器翻译成机器语言，编译完成后生成一个可执行的文件（01代码组成的集合，里面代码包含了算法和存储的数据。算法是计算的顺序，程序就是将一些指令有序的排列，依次执行，包括了算法和数据）每次双击二进制的数据的时候，windows 操作系统会把二进制数据加载到内存里，CPU和内存产生交互。

寄存器是如何工作的

寄存器中分累加寄存器，标志寄存器，程序计数器，基址寄存器，变址寄存器，通用寄存器，指令寄存器，栈寄存器

累加寄存器：CPU做加法运算，存储记录计算之后的数据，寄存器是读取速度比内存快100倍。（CPU通过总线告诉主板控制器要读取的单元，CPU拿到数据通过寄存器计算）

标志寄存器：记录CPU的状态，帮助进行逻辑判断的，根据两个数之间的比较，来改变标志运算器状态

程序计数器：存储了下一条指令在内存中的地址。

基址寄存器：存储当前数据内存开始的地址

变址寄存器：存储基址寄存器的相对位置（偏移的位置），基址寄存器和变址寄存器能得到某个内存的具体地址

通过寄存器：什么地方都可以用的寄存器

指令寄存器：CPU内部使用，程序员不能操作，作用是存储当前指令

栈寄存器：记录栈的起始位置

程序计数器：

程序进行加载到内存之后，操作系统会告诉CPU程序开始的地址在哪儿（比如0100），CPU中的程序计数器就会记录（0101），当这步运算结束后，CPU会再取程序计数器里的值，计数器会累加（0102）。程序往下执行，计数器继续累加。程序有多种执行方式，条件分支，循环。

分支：

比如有5个内存地址

0100
0101	2==3
0102
0103
0104

在执行0101的时候需要进行2==3判断，如果等于则执行0102，不等于执行0104。

这个判断需要两个寄存器来完成，程序计数器和标志寄存器。在0101时会进行计算，通过这个计算之后，CPU会改写寄存器（32位），标志寄存器会进行置位的操作。

一句跳转指令： 1.计算 2.将标志指令进行置位操作 3.判断改写寄存器的值达到跳转的效果。