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众所周知CPU是中央处理器，它是控制处理中心，我们的电脑、手机等电子产品都离不开CPU。 2 l' w6 K8 p% H- g( j
那么，CPU内部到底是如何工作的呢？我们一起来看看。 5 r$ [% J0 G$ F* w
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当我们用电脑拼命工作的时候，殊不知电脑也在拼命的工作。
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我们打开机箱，就会看见电脑的主板，也可以看到风扇在不停地转动，风扇下面就是CPU，它不停地在和内存进行数据的通讯，就像我们的大脑。 - h, x/ G7 r$ x& Q: Z% Z
CPU是由很多很多晶体管构成的，主要有控制器，运算器，寄存器几个部分。而寄存器又分为数字寄存器，指令寄存器，指令地址寄存器。假设有四个数字寄存器，它们可以存放临时的数据。右边的是内存，还有16个存储位置，每个位置有8位bit。
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/ e" L/ g: \' u) i1 Z- A8 t% TCPU和内存之间究竟是如何工作的呢？ 0 V7 l- K0 N9 |/ h0 i$ z3 ~
当我们启动电脑时，所有的寄存器都从零开始。假设内存存放了一个简单的计算机程序，CPU操作的第一阶段为“取指令”，也就是我们获得第一个指令的过程。
; U. }; D R) i/ t# _: P首先，指定地址寄存器连到内存，寄存器的值为零。内存返回地址0中的值00101110。该值复制到指定寄存器中，然后由CPU开始解析该指令，以便执行什么样的操作。这个步骤称它为“解码”。 8 }" }1 F+ M/ M$ F8 ?% x
该指定前四位为操作代码，后四位为操作代码来自哪里？由于前四位为操作代码0010，对应我们的指令集，0010是读内存放入寄存器A中，后四位是内存的地址1110。即十进制的数字14。
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5 \3 S3 r$ X8 \0 A8 w k5 ^9 w接着，用一些逻辑门电路来检查该操作码是否与0010匹配，输出为1，表示匹配成功。接下来执行该指令，也就是执行过程。
1 y- h( M, d- ]: |% b! |: \通过逻辑门电路检查电路输出，打开内存的读取线，找到内存1110的地址14，读取该地址的值00000011，下一步把该值存储到寄存器A中，我们通过数据线连接到4个数字寄存器，CPU通过指令开启数据寄存器A允许写入。该数据被写入到寄存器A中，我们已完成了该指令。
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( j5 J4 F: m3 K1 p; d7 r* D现在关掉所有的线，准备从内存中读取下一条指令。指令地址增加1，内存返回地址1的值00011111，复制到指令寄存器。再到解码的过程，通过指定集，指定前四位0001，它表示读内存存储到寄存器B中，这次内存地址是1111，对应十进制尾数为15，到执行的过程，开启内存读取线，找到内存15地址，读取该地址的值。并通过数据线把该值00001110存储到寄存器B中，最后将指定地址寄存器增加1，关闭所有的线。
% _* N1 }, w. S- G( }$ J( u- i现在内存返回地址2的值10000100放入指令寄存器CPU从指定集开始解码，操作码1000是加法指令。添加两个寄存器存储到第二个存储器中，该指定有两种，前两位01对应的寄存器B，后两位00对应寄存器A，因此10000100是指寄存器B中的值添加到寄存器A中。 2 I4 b; ]% K9 n! F3 g0 M+ b
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将寄存器A、B连接到运算器的输入端，运算器执行加法运算，关闭运算器输出的结果保存在寄存器A中。00010001就是输入的值是3和14两个值的和等于17，接下来指定地址增加1，完成这个过程，找到内存地址3的值。 ) _' y% i0 Z( Y: n
我们打开指令集开始解码，0100表示读A寄存器到内存，1101对应内存地址是13，然后将寄存器A的值，通过数据线送到内存13的地址上。 ; u' s; J7 W4 T8 a8 ^
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我们刚刚运行的计算机的程序，它从内存中加载两个值相加，然后把结果放入内存，也就是CPU的取指令、解码、执行过程。我们电脑的系统是要很多很多的小程序组成，CPU也就不断的在循环这个过程。
. a i* A% s5 J" z$ A+ O每个CPU执行这个过程的速度不一样，这个速度是由CPU主频即CPU工作频率决定，它决定着CPU的快慢。 ' K, T' H- m+ {$ L M
今天的分享就先到这里啦，还有什么疑问可以留言区留言给我们哦~ : V S5 G0 \ s, c( ~' q1 Z/ d
文章由巢影字幕组译制
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发表于 2021-3-22 18:47
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