前言
曾经对于电脑小白的我来说（现在依然是~~），如何判断电脑配置不好就看CPU、只要CPU牛逼了，那这电脑一定速度就快，以致于我上大学买笔记本也秉持了这“优良思想”。根本不管笔记本能不能压的住CPU，那玩个3A大作，温度飙得啊，简直烫熊掌啊。
所以这几天看了《程序是怎样跑起来的》，结合书中第一章的内容特地做个科普，防止有人跟我一样再栽跟头！
对程序员来说CPU是什么？
CPU简介
CPU也叫中央处理器（CPU，central processing unit），其作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。CPU 自产生以来，在逻辑结构、运行效率以及功能外延上取得了巨大发展。是电子计算机的主要设备之一（电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备），电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
CPU的内部结构解析
电脑上的程序从双击开始运行，离不开CPU的工作。CPU所负责的就是解释和运行最终转换成机器语言的程序内容。
CPU和内存都是由许多晶体管组成的电子部件，通常称为IC（Integrated Circuit，集成电路）。从功能方面来看，CPU的内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分构成，各部分之间由电流信号相互连通。
寄存器：可用来暂存指令、数据等处理对象，可以把它看作是内存的一种。根据CPU的种类不同，一个CPU内部会有数量不一的寄存器。
控制器：负责把内存上的指令、数据等读入寄存器，并根据指令的执行结果来控制整个计算机。
运算器：负责运算从内存读入寄存器的数据。
时钟：负责发出CPU开始计时的时钟信号（时钟信号的频率越高，CPU的运行速度越快）。不过也有些计算机的时钟位于CPU的外部。
内存
为了帮助我们更好地理解CPU，来认识一下内存。通常所说的内存指的是计算机的主存储器（main memory），简称主存，通常使用DRAM（动态随机存取存储器）芯片，DRAM可以对任何地址进行数据的读写操作，但需要保持稳定的电源供给并时常刷新（确保是最新数据）。其通过控制芯片等与CPU相连，主要负责存储指令和数据。 主存由可读写的元素构成，每个字节都带有一个地址编号。CPU可以通过该地址编号读取主存中的指令和数据，当然也可以写入数据。但有一点需要注意，主存中存储的指令和数据会随着计算机的关机而自动清除。
程序的运行
程序启动后，根据时钟信号，控制器会从内存中读取指令和数据。通过对这些指令加以解释和运行，运算器就会对数据进行运算，控制器根据该运算结果来控制计算机。可能有人不理解控制计算机什么意思。所谓的控制就是指数据运算以外的处理（主要是数据输入输出的时机控制）。例如内存和磁盘等媒介的输入输出、键盘和鼠标的输入等，都是控制的内容。
程序运行流程示例：
1、用高级语言编写程序
2、将程序编译后转换成机器语言的EXE文件
3、程序运行时，在内存中生成EXE文件的副本
4、CPU解释并执行程序内容
CPU中的寄存器
寄存器的功能是存储二进制代码，它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，故存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。
可以说CPU就是寄存器的集合体，CPU四个部分，作为程序员来说，最重要的就是理解寄存器，因为程序是把寄存器作为对象来描述的。
机器语言级别的程序是通过寄存器来处理的。也就是说使用高级语言编写的程序会在编译后转化成机器语言，然后再通过CPU内部的寄存器来处理。
不同的CPU，其内部寄存器的数量、种类以及寄存器存储的数值范围都是不同的。根据功能的不同，将寄存器可以分为八类
| 种类 | 功能 |
|---|---|
| 累加寄存器（只有一个） | 存储执行运算的数据和运算后的数据 |
| 标志寄存器（只有一个） | 存储运算处理后的CPU的状态 |
| 程序计数器（只有一个） | 存储下一条指令所在内存的地址 |
| 基址寄存器（不止一个） | 存储数据内存的起始地址 |
| 变址寄存器（不止一个） | 存储基址寄存器的相对地址 |
| 通用寄存器（不止一个） | 存储任意数据 |
| 指令寄存器（只有一个） | 存储指令。CPU内部使用，程序员无法通过程序对该寄存器进行读写操作 |
| 栈寄存器（只有一个） | 存储栈区域的起始地址 |
我们在C语言中使用的数组就是通过基址寄存器和变址寄存器实现的。通过这两个寄存器，我们可以对主内存上特定的内存区域进行划分，从而实现类似于数组的操作。标志寄存器的作用是无论当前累加寄存器的运算结果是负数、零还是正数，标志寄存器都会将其保存（也负责存放溢出、和奇偶校验的结果）。而程序计数器则决定了程序的流程。可以说除了存储指令的指令寄存器不需要程序员太多关注，其它寄存器都是我们应该熟悉的。
CPU的处理其实很简单
其实CPU能执行的机器语言指令大体就四类，并不多。
| 类型 | 功能 |
|---|---|
| 数据转送指令 | 寄存器和和内存、内存和内存、寄存器和外围设备之间的数据读写操作 |
| 运算指令 | 用累加寄存器执行算术运算、逻辑运算、比较运算和移位运算 |
| 跳转指令 | 实现条件分支、循环、强制跳转等 |
| Call/return指令 | 函数的调用/返回调用前的地址 |
虽然高级编程语言编写的程序看起来非常复杂，但CPU实际处理的事情很简单。
最后放张3990X镇楼，跪舔( *︾▽︾）
