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看到這三個英文字母是不是很眼熟，肯定也很耳熟吧！那你對它瞭解嗎？又瞭解多少呢？
今天讓我們一起帶著上面的問題，重新認識一下CPU吧！
一、什麼是CPU？
CPU（central processing unit）既中央處理器，是計算機中負責讀取指令，對指令譯碼並執行指令的核心部件。
自CPU產生以來，在邏輯結構、運行效率以及功能外延上取得了巨大發展。
二、CPU的工作原理又是什麼？
CPU 的根本任務就是執行指令，對計算機來說最終都是一串由 0 和 1 組成的序列。
如果這些指令是數字指令（加法或減法），CPU會通過命令將他們分配給ALU來完成操作。
根據馮諾依曼體系，CPU的工作被分為了5個階段：取指令階段、指令譯碼階段、執行指令階段、訪存取數和結果寫回。
● 第一階段：取指令階段（IF，instruction fetch）
即將一條指令從主存儲器中取到指令寄存器的過程。程序計數器中的數值，用來指示當前指令在主存中的位置。
當 一條指令被取出後，PC中的數值將根據指令字長度自動遞增。
● 第二階段：指令譯碼階段（ID，instruction decode）
取出指令後，指令譯碼器按照預定的指令格式，對取回的指令進行拆分和解釋，識別區分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數的方法。
● 第三階段：執行指令階段（EX，execute）
具體實現指令的功能。CPU的不同部分被連接起來，以執行所需的操作。
● 第四階段：訪存取數階段（MEM，memory）
根據指令需要訪問主存、讀取操作數，CPU得到操作數在主存中的地址，並從主存中讀取該操作數用於運算。
部分指令不需要訪問主存，則可以跳過該階段。
● 第五階段：結果寫回階段（WB，write back）
作為最後一個階段，結果寫回階段把執行指令階段的運行結果數據“寫回”到某種存儲形式。
結果數據一般會被寫到CPU的內部寄存器中，以便被後續的指令快速地存取；許多指令還會改變程序狀態字寄存器中標誌位的狀態，這些標誌位標識著不同的操作結果，可被用來影響程序的動作。
在指令執行完畢、結果數據寫回之後，若無意外事件（如結果溢出等）發生，計算機就從程序計數器中取得下一條指令地址，開始新一輪的循環，下一個指令週期將順序取出下一條指令。
三、CPU內部核心部分
● 運算器
運算器是指計算機中進行各種算術和邏輯運算操作的部件，其中算術邏輯單元是中央處理的核心部分。
（1）ALU（算術邏輯單元）:
算術邏輯單元是指能實現多組算術運算與邏輯運算的組合邏輯電路。ALU的運算主要是進行二位元算術運算，如加法、減法、乘法。
（2）IR（中間寄存器）:
IR的長度128位，它的實際長度是通過操作數來決定的。
（3）ACC（運算累加器）:
當前的寄存器一般都是單累加器，其長度為128位。對於ACC來說，可以將它看成可變長的累加器。
在敘述指令過程中，ACC長度的表示一般都是將ACS的值作為依據，而ACS長度與 ACC 長度有著直接聯繫，ACS長度的加倍或減半也可以看作ACC長度加倍或減半。
（4）DR（描述字寄存器）:
其主要應用於存放與修改描述字中。DR的長度為64位，為了簡化數據結構處理，使用描述字發揮重要作用。
（5）B寄存器:
B寄存器在指令的修改中發揮重要作用，它的長度為32位，在修改地址過程中能保存地址修改量，主存地址只能用描述字進行修改。
指向數組中的第一個元素就是描述字， 因此，訪問數組中的其它元素應當需要用修改量。
對於數組成來說，它是由大小一樣的數據或者大小相同的元素組成，且是連續存儲，常見的訪問方式為向量描述字，因為向量描述字中的地址為字節地址。
所以，在進行換算過程中，首先應當進行基本地址的相加。對於換算工作來說，主要是由硬件自動實現，在這個過程中尤其要注意對齊，以免越出數組界限。
● 控制器
控制器是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動與反向的主令裝置。
控制器由程序狀態寄存器PSR，系統狀態寄存器SSR， 程序計數器PC，指令均存器等組成，其作為“決策機構”，主要任務就是發佈命令，發揮著整個計算機系統操作的協調與指揮作用。
控制的分類主要包括兩種，分別為組合邏輯控制器、微程序控制器，兩個部分都有各自的優點與不足。
其中組合邏輯控制器結構相對較複雜，但優點是速度較快；微程序控制器設計的結構簡單，但在修改一條機器指令功能中，需對微程序的全部重編。
四、CPU的性能指標
對於CPU而言，影響其性能指標主要有主頻、 CPU的位數以及CPU的緩存指令集。
CPU的主頻，指的就是時鐘頻率，它直接的決定了CPU的性能，因此要想CPU的性能得到很好地提高，提高CPU的主頻是一個很好地途徑。
CPU的位數指的就是處理器能夠一次性計算的浮點數的位數，通常情況下，CPU的位數越高，CPU 進行運算時候的速度就會變得越快。現在CPU的位數一般為32位或者64位。
以前人們使用的計算機都是32位系統， 近年來人們使用的計算機的處理器中64位所佔用的比例則顯得更多，這是因為64位的計算機的運行速度變得更快，提高了人們的工作效率。
CPU的緩存指令集是存儲在CPU內部的，主要指的是能夠對CPU的運算進行指導以及優化的硬程序。
一般來講，CPU 的緩存可以分為一級緩存、二級緩存和三級緩存，而那些處理能力比較強的處理器則一般具有較大的三級緩存。
芯片製造商通常會設計具有足夠公差的CPU，以處理一些超頻，但是這樣會導致CPU過熱或者CPU時鐘信號產生低頻干擾。
所以，不一定要全速運行CPU，這樣可以節省大量的電量，這種設計一般應用在筆記本電腦和智能等具有電池功能的設備中，這種為了滿足有時全速有時低速的設計，稱為動態頻率縮放。
到這裡CPU內部的運行基本上就可以告一段落了，我們也對CPU有了一定的瞭解，後面要再深研究CPU，其實還有很多內部結構和外部電路搭建等都是需要學習和掌握的，希望這篇文章對你瞭解CPU有所幫助。
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