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CPU|關(guān)于CPU的12個(gè)硬核干貨！

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CPU|關(guān)于CPU的12個(gè)硬核干貨！

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作為一名程序員 ， 與計(jì)算機(jī)打交道的日子不計(jì)其數(shù) 。 不管你玩硬件 ， 還是做軟件 ， 你的世界里都少不了計(jì)算機(jī)最核心的——CPU 。
01CPU是什么？
CPU與計(jì)算機(jī)的關(guān)系 ， 就相當(dāng)于大腦和人的關(guān)系 ， 它是一種小型的計(jì)算機(jī)芯片 ， 通常嵌入在電腦的主板上 。 CPU的構(gòu)建是通過在單個(gè)計(jì)算機(jī)芯片上放置數(shù)十億個(gè)微型晶體管來實(shí)現(xiàn) 。 這些晶體管使它能夠執(zhí)行運(yùn)行存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)存中的程序所需的計(jì)算 ， 所以 ， 也可以說CPU決定了你電腦的計(jì)算能力 。
02  CPU實(shí)際做什么？
CPU的工作核心是從程序或應(yīng)用程序中獲取指令并且執(zhí)行計(jì)算 。 這個(gè)過程一共有三個(gè)關(guān)鍵階段：提取 ， 解碼和執(zhí)行 。 CPU先從系統(tǒng)的RAM中提取指令 ， 隨后解碼該指令的實(shí)際內(nèi)容 ， 最后再由CPU的相關(guān)部分執(zhí)行該指令 。
03CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
剛才提到了很多CPU的重要性 ， 那么CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么呢？又是由什么組成的呢？下圖展示了一般程序的運(yùn)行流程（以C語言為例） ， 一般來說 ， 了解程序的運(yùn)行流程是掌握程序運(yùn)行機(jī)制的基礎(chǔ)和前提 。

 在這個(gè)流程中 ， CPU負(fù)責(zé)解釋和運(yùn)行最終轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言的內(nèi)容 ， CPU主要由兩部分構(gòu)成：控制單元和算數(shù)邏輯單元（ALU） 。
●控制單元：從內(nèi)存中提取指令并解碼執(zhí)行；
●算數(shù)邏輯單元（ALU）：處理算數(shù)和邏輯運(yùn)算 。
CPU和內(nèi)存都是由許多晶體管組成的電子部件 ， 可以把它比作計(jì)算機(jī)的心臟和大腦 。 它能夠接收數(shù)據(jù)輸入、執(zhí)行指令并且處理相關(guān)信息 ， 它與輸入/輸出（I/O）設(shè)備進(jìn)行通信 ， 這些設(shè)備向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)和從 CPU 接收數(shù)據(jù) 。
從功能上來看 ， CPU的內(nèi)容是由寄存器、控制器、運(yùn)算器和時(shí)鐘四部分組成的 ， 各個(gè)部分之間通電信號(hào)來連通 。
接下來 ， 簡單介紹一下內(nèi)存 ， 為什么說到CPU需要講一下內(nèi)存呢？因?yàn)閮?nèi)存是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁 ， 計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都在內(nèi)存中得到運(yùn)行的 。 內(nèi)存一般又被稱為主存 ， 它的作用是存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù) ， 以及與硬盤等外部存儲(chǔ)設(shè)備交換的數(shù)據(jù) 。
CPU會(huì)在計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ， 把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到主存中進(jìn)行運(yùn)算 。 在運(yùn)算完成之后 ， CPU將結(jié)果傳送出來 ， 主存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行 。 主存一般通過控制芯片與CPU相連 ， 由可讀寫的元素構(gòu)成 ， 每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)地址編號(hào) 。
CPU通過地址從主存中讀取數(shù)據(jù)和指令 ， 也可以根據(jù)地址寫入數(shù)據(jù) ， 注意一點(diǎn)：當(dāng)計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)時(shí) ， 內(nèi)存中的指令和數(shù)據(jù)也會(huì)被清除 。
04CPU是寄存器的集合體
在CPU的四個(gè)結(jié)構(gòu)中 ， 寄存器的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其余三個(gè) ， 為什么這么說？因?yàn)槌绦蛲ǔＪ前鸭拇嫫髯鳛閷?duì)象來進(jìn)行描述的 。 而說到寄存器 ， 就不得不說到匯編語言 ， 說到匯編語言 ， 就不得不說到高級(jí)語言 ， 說起高級(jí)語言也就不得不提及語言的概念 。

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