CPU的工作原理是什么

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cpu每執(zhí)行一個“指令”，就完成一步基本運算或判斷。在CPU中，一條指令的運行包括取指、分析和執(zhí)行3個步驟，因此執(zhí)行一條指令，就會完成一步基本運算或判斷。

cpu通過執(zhí)行“指令”來完成基本運算。計算機的CPU每執(zhí)行一條“指令”，就完成一步基本運算或判斷。在CPU中，一條指令的運行包括取指、分析和執(zhí)行3個步驟，因此執(zhí)行一條指令，就會完成一步基本運算或判斷。

中央處理器（CPU），是電子計算機的主要設(shè)備之一，電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。CPU是計算機中負責(zé)讀取指令，對指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件。中央處理器主要包括兩個部分，即控制器、運算器，其中還包括高速緩沖存儲器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內(nèi)部存儲器、輸入/輸出設(shè)備。中央處理器的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數(shù)據(jù)。

在計算機體系結(jié)構(gòu)中，CPU 是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元） 進行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作，最終都將通過指令集映射為CPU的操作。

CPU的工作原理

馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機的基礎(chǔ)。在該體系結(jié)構(gòu)下，程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，無法重疊執(zhí)行。根據(jù)馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪存取數(shù)和結(jié)果寫回。

取指令（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(shù)器中的數(shù)值，用來指示當(dāng)前指令在主存中的位置。當(dāng) 一條指令被取出后，PC中的數(shù)值將根據(jù)指令字長度自動遞增。

指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對取回的指令進行拆分和解釋，識別區(qū)分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數(shù)的方法。

執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實現(xiàn)指令的功能。CPU的不同部分被連接起來，以執(zhí)行所需的操作。

訪存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪問主存、讀取操作數(shù)，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運算。部分指令不需要訪問主存，則可以跳過該階段。

結(jié)果寫回階段（WB，write back），作為最后一個階段，結(jié)果寫回階段把執(zhí)行指令階段的運行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫回”到某種存儲形式。結(jié)果數(shù)據(jù)一般會被寫到CPU的內(nèi)部寄存器中，以便被后續(xù)的指令快速地存??；許多指令還會改變程序狀態(tài)字寄存器中標(biāo)志位的狀態(tài)，這些標(biāo)志位標(biāo)識著不同的操作結(jié)果，可被用來影響程序的動作。

在指令執(zhí)行完畢、結(jié)果數(shù)據(jù)寫回之后，若無意外事件（如結(jié)果溢出等）發(fā)生，計算機就從程序計數(shù)器中取得下一條指令地址，開始新一輪的循環(huán)，下一個指令周期將順序取出下一條指令。

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