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作为一名程序员 ， 与计算机打交道的日子不计其数 。 不管你玩硬件 ， 还是做软件 ， 你的世界里都少不了计算机最核心的——CPU 。
01CPU是什么？
CPU与计算机的关系 ， 就相当于大脑和人的关系 ， 它是一种小型的计算机芯片 ， 通常嵌入在电脑的主板上 。 CPU的构建是通过在单个计算机芯片上放置数十亿个微型晶体管来实现 。 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 ， 所以 ， 也可以说CPU决定了你电脑的计算能力 。
02 CPU实际做什么？
CPU的工作核心是从程序或应用程序中获取指令并且执行计算 。 这个过程一共有三个关键阶段：提取 ， 解码和执行 。 CPU先从系统的RAM中提取指令 ， 随后解码该指令的实际内容 ， 最后再由CPU的相关部分执行该指令 。
03CPU的内部结构
刚才提到了很多CPU的重要性 ， 那么CPU的内部结构是什么呢？又是由什么组成的呢？下图展示了一般程序的运行流程（以C语言为例） ， 一般来说 ， 了解程序的运行流程是掌握程序运行机制的基础和前提 。
在这个流程中 ， CPU负责解释和运行最终转换成机器语言的内容 ， CPU主要由两部分构成：控制单元和算数逻辑单元（ALU） 。
●控制单元：从内存中提取指令并解码执行；
●算数逻辑单元（ALU）：处理算数和逻辑运算 。
CPU和内存都是由许多晶体管组成的电子部件 ， 可以把它比作计算机的心脏和大脑 。 它能够接收数据输入、执行指令并且处理相关信息 ， 它与输入/输出（I/O）设备进行通信 ， 这些设备向 CPU 发送数据和从 CPU 接收数据 。
从功能上来看 ， CPU的内容是由寄存器、控制器、运算器和时钟四部分组成的 ， 各个部分之间通电信号来连通 。
接下来 ， 简单介绍一下内存 ， 为什么说到CPU需要讲一下内存呢？因为内存是与CPU进行沟通的桥梁 ， 计算机中所有程序的运行都在内存中得到运行的 。 内存一般又被称为主存 ， 它的作用是存放CPU中的运算数据 ， 以及与硬盘等外部存储设备交换的数据 。
CPU会在计算机运转时 ， 把需要运算的数据调到主存中进行运算 。 在运算完成之后 ， CPU将结果传送出来 ， 主存的运行也决定了计算机的稳定运行 。 主存一般通过控制芯片与CPU相连 ， 由可读写的元素构成 ， 每个字节都有一个地址编号 。
CPU通过地址从主存中读取数据和指令 ， 也可以根据地址写入数据 ， 注意一点：当计算机关机时 ， 内存中的指令和数据也会被清除 。
04CPU是寄存器的集合体
在CPU的四个结构中 ， 寄存器的重要性远远高于其余三个 ， 为什么这么说？因为程序通常是把寄存器作为对象来进行描述的 。 而说到寄存器 ， 就不得不说到汇编语言 ， 说到汇编语言 ， 就不得不说到高级语言 ， 说起高级语言也就不得不提及语言的概念 。
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