CPU的基本工作原理

程序 = 指令 + 数据

只有指令，才最终在运行阶段，被运行程序的计算机的CPU去执行

1、CPU的组成

（1）ALU（算术逻辑单元）

算术：加法减法乘法除法取余

逻辑：与或非

需要利用到寄存器完成中间数据的临时保存

注：8位数的加法器 = 7 * 全加器 + 1 * 半加器

（2）CU（控制单元）

主要负责控制memory<——>register数据传递的指令以及驱动ALU工作

3、CPU是计算机的核心，ALU是CPU的核心

所有程序的执行，本质上都是计算+读取+存入

4、（1）取码阶段

CU（控制单元）根据PC寄存器的值，去内存响应位置，把数据（指令）读取到IR寄存器中，正常情况下，PC寄存器中的值自动加一

（2）解码阶段

CU按照预先设定的指令集解读指令数据（opcode+操作数）

例如：0010 1110

人为规定：0010是opcode，查询指令表，知道0010代表的意思：从后边地址指定内存处，将数据读取到A寄存器

（3）执行阶段

LOAD指令应该由CU执行，所以按照规定执行指令：从内存的14处地址，将数据读取到A寄存器中

5、由于硬件中PC在自动加一，所以我们的代码形成的指令才能顺序的往下执行

6、代码中的一条语句，很有可能是需要多条指令才能完成

语句是一组指令的封装抽象

变量是一段内存空间的封装抽象

7、PC寄存器中的值在这个指令周期中很关键，可以控制执行哪里的指令

8、CPU的运算快慢就是看CPU执行指令周期的频率（假定每个指令周期的频率恒定）

CPU的主频可以粗略的看成每秒钟CPU能执行多少个指令周期

9、CPU往往会提供一些指令，这些指令可以去修改PC的值：分支语句（if、else、while、for、break、continue......）

通过CPU中预先规定的指令，可以修改PC中的值（带条件修改），进而影响执行流（execution flow）

我们平时的main方法：我们的程序启动，有“人”把我们的程序翻译出来的指令的第一条地址放到PC中，我们的程序就正常跑起来了

10、CPU的正常工作流程：

取码——>编码——>执行周期

只要你的电脑在开机状态下，CPU就在不停循环这个周期

在硬件CPU的视角中，只有指令的概念，没有指令属于谁的概念，不知道执行是属于哪个程序，哪个类，哪个方法（程序、类、方法等概念不是为了计算机硬件准备的，是为了写程序的人准备的）

11、CPU的中断模型（Interrupt Mode）

正常模式下，CPU可以顺序执行，可以分支执行，但总归只能按照既定顺序去执行，但现实中，很多时候，需要暂时中断CPU 的当前执行流，先让CPU去做点其他工作，再回过头继续执行原来的执行流

CPU硬件中提供了一种机制（中断）让CPU停下

（1）保存当前PC的值到内存的某个位置

（2）修改PC的值，让执行其他执行流

（3）其他执行流执行结束后，通过将刚才保存的PC值恢复到PC寄存器中

（4）继续原来的执行流

12、中断经常用作：

（1）IO设备的处理

当有外部数据到达Input设备时，触发某个终端，让当前正在执行的执行流暂停，切换到Input驱动对应的执行流，把Input设备中读取的数据，放到内存的某个位置，恢复之前的执行流

（2）操作系统中用来作进度调度（线程调度）

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