CPU的基础知识，赶紧来处理器的海洋畅游一番

我们现在的智能手机、电视、电脑、空调等等东西都在向智能化的方向发展，要想实现这个"智能"，达到很高的境界就好像真的人为控制一样，人们一直为此努力，可能你不知道，在现在的生活中控制这些东西的就是"处理器"这个东西，人们把一定的规则编程输入，模拟人类行为。

现在我们说什么高通、英特尔等等它们都是生产处理器的著名厂商。

生产出来这个东西，就是处理器，你们可能了解几核心、处理速度等等，但是它是怎么工作的，你知道吗？

世界第一台计算机出现，造成体积庞大的原因就是等众多的二极管、电线组成的处理器，但是自从集成电路和微型晶片出来以后，从此计算机微型化开始，不断的缩小变种。所以现在的手机、电脑等等用的处理器工作原理都是一样的。

处理器说的通俗易懂就是有很多开关通过控制进行组合打开关闭的操作来让电子通过，控制电子设备，所有的电子设备都有自己的开关和电路，通过打开这些开关进行组合，控制这些电子设备的打开关闭，这就是处理器最基本的运作方式。

现在的CPU是在特别纯净的硅材料上面制造的，通过光刻，一个CPU芯片上面包含了上百万个晶体管，而这些晶体管就是所谓的微型开关，它是构建CPU的基石。编程的人都知道，电脑只认识"0"和"1"，而"0"和"1"就相当于晶体管的两种状态：开 、关，这样的运作方式表现出来就是处理器的处理信息的能力。

那你一定就有点纳闷，晶体管又是如何利用"0"和"1"这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？

其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样，晶体管的ON状态用"1"来表示，而OFF状态则用"0"来表示，就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个"1"与"0"的特殊次序和模式能代表不同的情况，将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子，十进位中的1在二进位模式时也是"1"，2在二进位模式时是"10"，3是"11"，4是"100"，5是"101"，6是"110"等等，依此类推，这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。

而一个拥有计算能力的处理器并不光光是二极管，而是有非常复杂的结构组成，那么复杂处理数据和执行程序是怎么实现的呢？

1.算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）

ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的，这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。

2.寄存器组 RS（Register Set或Registers）

RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。

3.控制单元（Control Unit）

正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）和操作控制器OC（Operation Controller）三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码（分析）确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

4.总线（Bus）

就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的"公路"。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括： 数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus） 、控制总线CB（Control Bus）。其中，数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传