我們現在的智能手機、電視、電腦、空調等東西都在朝著智能化的方向發展。如果我們想要實現這種“智能”並達到很高的水平，那就就像真正的人類控製一樣。人們為此一直在努力。也許你不知道，當今生活中控製這些東西的就是“處理器”。人們編寫某些規則並輸入它們來模擬人類行為。
現在我們談論的是高通、英特爾等，他們都是著名的處理器製造商。
生產出來的東西就是處理器。你可能知道核心數量、處理速度等，但你知道它是如何工作的嗎？
當世界上第一台計算機出現時，其體積巨大的原因是由無數二極管和電線組成的處理器。然而，自從集成電路和微芯片出現以來，計算機開始小型化，變種不斷縮小。所以今天的手機、電腦等使用的處理器都是按照同樣的原理工作的。
處理器很容易理解，就是有很多開關，通過控製打開和關閉，讓電子通過，控製電子設備。所有電子設備都有自己的開關和電路。通過打開這些開關，它們組合在一起來控製這些電子設備。設備打開和關閉。這是處理器最基本的操作。
當今的CPU 是采用特別純的矽材料製造的。通過光刻技術，一顆CPU芯片包含了數百萬個晶體管，這些晶體管就是所謂的微開關，它們是構建CPU的基石。學過編程的人都知道，計算機隻認“0”和“1”，而“0”和“1”就相當於晶體管的兩種狀態：導通和截止。這種操作方式體現在處理器處理的信息中。能力。
那你一定有點困惑了，晶體管是如何利用“0”和“1”這兩個電子信號來執行指令和處理數據的呢？
事實上，所有電子設備都有自己的電路和開關。電路中電子的流動或斷開完全由開關控製。如果將開關設置為“關閉”，電子將停止流動。如果再次將其設置為ON，電子將再次繼續流動。晶體管的導通和截止切換僅由電子信號控製。我們可以將晶體管稱為二進製器件。這樣，晶體管的導通狀態用“1”表示，截止狀態用“0”表示，可以組成最簡單的二進製數。由眾多晶體管產生的多個“1”和“0”的特殊序列和模式可以代表不同的情況，將它們定義為字母、數字、顏色和形狀。例如，十進製的1在二進製模式下也是“1”，2在二進製模式下也是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等等等，這構成了計算機工作所使用的二進製語言和數據。晶體管組可以組合起來存儲數值並執行邏輯運算和數值運算。與石英鍾的控製相結合，晶體管組像複雜的機器一樣同步執行其功能。
具有計算能力的處理器不僅僅是一個二極管，而是一個非常複雜的結構。那麼複雜的數據處理和程序執行是如何實現的呢？
1.算術邏輯單元ALU（算術邏輯單元）
ALU是運算單元的核心。它是以全加器為基礎，輔以移位寄存器和相應的控製邏輯的電路。在控製信號的作用下，可以完成加、減、乘、除四種算術運算和各種邏輯運算。剛才提到，這相當於工廠裏的生產線，負責計算數據。
2.寄存器組RS（Register Set或Registers）
RS本質上是CPU中臨時存儲數據的地方。它存儲等待處理的數據或已處理的數據。 CPU訪問寄存器所花費的時間比訪問內存所花費的時間短。使用寄存器可以減少CPU訪問內存的次數，從而提高CPU的工作速度。然而，由於芯片麵積和集成度的限製，寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。特殊寄存器的作用是固定的，分別存儲相應的數據。另一方麵，通用寄存器具有廣泛的用途，並且可以由程序員指定。通用寄存器的數量因微處理器而異。
3.控製單元
就像工廠的物流配送部門一樣，控製單元是整個CPU的指揮控製中心。它由三個部分組成：指令寄存器IR（Instruction Register）、指令譯碼器ID（Instruction Decoder）和操作控製器OC（Operation Controller）。協調整個計算機的有序工作是極其重要的。它按照用戶預先編寫的程序從存儲器中依次取出每一條指令，放入指令寄存器IR中，通過指令譯碼（分析）確定應該執行什麼操作，然後根據指令操作控製器OC。確定的時間。向相應部件發送微操作控製信號。運行控製器OC主要包括節拍脈衝發生器、控製矩陣、時鍾脈衝發生器、複位電路和啟停電路等控製邏輯。
4.巴士
就像工廠中各部件之間的通訊通道一樣，總線實際上是一組電線，各種公共信號線的集合，用作計算機中各部件傳輸信息的“高速公路”。直接連接CPU的總線可以稱為局部總線。其中包括：數據總線DB（Data Bus）、地址總線AB（Address Bus）、控製總線CB（Control Bus）。其中，數據總線用於傳輸數據信息；地址總線用於傳輸CPU下發的地址信息；控製總線用於傳輸控製信號、定時信號、狀態信息等。
CPU工作流程
由晶體管組成的CPU是處理數據和執行程序的核心。它的英文全稱是：CentralProcessingUnit，即中央處理單元。首先，CPU的內部結構可以分為三個部分：控製單元、邏輯運算單元和存儲單元（包括內部總線和緩衝區）。 CPU的工作原理就像工廠裏產品的加工：進入工廠的原材料（程序指令）由物料分配部門（控製單元）進行調度分配，然後送到生產線（邏輯運算）單位）生產成品（加工單位）。最終的數據）之後，被存儲在倉庫（存儲單元）中，最後等待在市場上出售（被應用程序使用）。在這個過程中，我們注意到，從控製單元開始，CPU開始正式工作。中間過程由邏輯運算單元進行計算處理，交給存儲單元代表工作結束。
CPU中數據和指令的執行
剛才我們給大家介紹了CPU的組成部分和基本原理。現在，我們來看看數據在CPU中是如何運行的。我們知道，數據從輸入設備流經內存，等待CPU處理。待處理的信息以字節為單位存儲，即以8位二進製數或8位為1個單位存儲。該信息可以是數據或指令。數據可以是字符、數字或顏色等的二進製表示。指令告訴CPU對數據執行什麼操作，例如完成加法、減法或移位運算。
我們假設內存中的數據是最簡單的原始數據。首先，指令指針（Instruction Pointer）通知CPU將要執行的指令放置到內存中的存儲位置。由於存儲器中的每個存儲單元都有一個編號（稱為地址），因此可以根據這些地址取出數據，並通過地址總線發送到控製單元。指令譯碼器從指令寄存器IR中取出指令並將其翻譯成CPU可執行的形式，然後確定完成該指令需要哪些必要的操作。它會告訴算術邏輯單元（ALU）何時計算、告訴指令讀取器何時獲取值、告訴指令解碼器何時翻譯指令等。
如果數據被發送到算術邏輯單元，數據將執行算術運算以及指令中指定的各種其他操作。當數據處理完畢後，會返回到寄存器，數據會通過不同的指令繼續運行或者通過DB總線發送到數據緩衝區。
基本上，這就是CPU執行讀取數據、處理數據和將數據寫入內存這三個基本任務的方式。但在正常情況下，一條指令可以包含許多按明確順序執行的操作。 CPU的工作就是執行這些指令。完成一條指令後，CPU的控製單元會告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令。執行。此過程快速重複，快速執行一條又一條指令，以產生您在監視器上看到的結果。我們不難想象，在處理如此多的指令和數據時，由於數據傳輸和CPU處理時間的時間差，肯定會出現處理混亂的情況。為了保證每一個操作按時發生，CPU需要一個時鍾，時鍾控製著CPU執行的每一個動作。時鍾就像一個節拍器，不斷發出脈衝來確定CPU 的速度和處理時間。這就是我們熟悉的CPU的標稱速度，也稱為主頻。時鍾頻率值越高，CPU 的工作速度越快。
小芯片具有快速計算能力。科技改變生活。這是科學技術進步的結果。不知道幾年後這個小芯片從最初的型號到現在的小芯片會發生什麼變化。科技就是這麼神奇。
