CPU工做原理流程

由晶體管組成的CPU是做爲處理數據和執行程序的核心，其英文全稱是:Central Processing Unit，即中央處理器。首先，CPU的內部結構能夠分爲控制單元，邏輯運算單元和存儲單元(包括內部總線及緩衝器)三大部分。CPU的工做原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程序指令)，通過物資分配部門(控制單元)的調度分配，被送往生產線(邏輯運算單元)，生產出成品(處理後的數據)後，再存儲在倉庫(存儲單元)中，最後等着拿到市場上去賣(交由應用程序使用)。在這個過程當中，咱們注意到從控制單元開始，CPU就開始了正式的工做，中間的過程是經過邏輯運算單元來進行運算處理，交到存儲單元表明工做的結束。

數據與指令在CPU中的運行

剛纔已經爲你們介紹了CPU的部件及基本原理狀況，如今，咱們來看看數據是怎樣在CPU中運行的。咱們知道，數據從輸入設備流經內存，等待CPU的處理，這些將要處理的信息是按字節存儲的，也就是以8位二進制數或8比特爲1個單元存儲，這些信息能夠是數據或指令。數據能夠是二進制表示的字符、數字或顏色等等。而指令告訴CPU對數據執行哪些操做，好比完成加法、減法或移位運算。

咱們假設在內存中的數據是最簡單的原始數據。首先，指令指針(Instruction Pointer)會通知CPU，將要執行的指令放置在內存中的存儲位置。由於內存中的每一個存儲單元都有編號(稱爲地址)，能夠根據這些地址把數據取出，經過地址總線送到控制單元中，指令譯碼器從指令寄存器IR中拿來指令，翻譯成CPU能夠執行的形式，而後決定完成該指令須要哪些必要的操做，它將告訴算術邏輯單元(ALU)何時計算，告訴指令讀取器何時獲取數值，告訴指令譯碼器何時翻譯指令等等。

假如數據被送往算術邏輯單元，數據將會執行指令中規定的算術運算和其餘各類運算。當數據處理完畢後，將回到寄存器中，經過不一樣的指令將數據繼續運行或者經過DB總線送到數據緩存器中。

基本上，CPU就是這樣去執行讀出數據、處理數據和往內存寫數據3項基本工做。但在一般狀況下，一條指令能夠包含按明確順序執行的許多操做，CPU的工做就是執行這些指令，完成一條指令後，CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令來執行。這個過程不斷快速地重複，快速地執行一條又一條指令，產生你在顯示器上所看到的結果。咱們很容易想到，在處理這麼多指令和數據的同時，因爲數據轉移時差和CPU處理時差，確定會出現混亂處理的狀況。爲了保證每一個操做準時發生，CPU須要一個時鐘，時鐘控制着CPU所執行的每個動做。時鐘就像一個節拍器，它不停地發出脈衝，決定CPU的步調和處理時間，這就是咱們所熟悉的CPU的標稱速度，也稱爲主頻。主頻數值越高，代表CPU的工做速度越快。