CPU使用

CPU的工作原理是什么？

就是实现0和1的加法计算。CPU的构造是由晶体管组成的控制器，运算器和储存器。控制器相当于流水线。运算器是CPU的加减乘除和逻辑计算功能（除了加法其他算法都会又CPU内部转换成加法运算）。储存器正如名字一样储存值所用。你可以了解一下图灵计算机的工作原理。

简单的晶体管组成的逻辑电路，逻辑电路课程上有几个晶体管组成与门，非门，多个与非门组成锁存器，多个锁存器组成存储器。关于计算方面其实把咱们的数学算法如加减乘除转化成逻辑运算的位运算，比如，与运算，或运算，等等。与运算就是串联电路，或运算就是并联电路，很好理解。加法器是有很多的与运算，或运算等等逻辑运算单元，乘法器也是类似。很多乘法器，加法器，除法器，浮点运算器，整数运算器等等共同组成了各种流水线。一条指令会被流水线上每个"成员"加工，最终输出数据。组成可以简单的这样表示:晶体管->与,非门->乘法，加法，除法器->运算单元->流水线->cpu。现在的CPU有几亿个晶体管组成，完成一个功能齐全的CPU。晶体管俗话就是二极管，三极管，这些晶体管只是逻辑作用所以可以做的很小，CPU流片有40nm工艺啥的指的就是晶体管做的大小，做的越小，同一块面积的CPU硅片就能装更多的晶体管，CPU性能越好。CPU感觉像很多工人拿算盘组成的工厂，晶体振荡器像一个喊口号的，当"晶振"喊一声，流水线上的"工人"一起动一下算盘，一个小CPU工厂有几亿甚至几十亿的"工人"，他们一起工作，完成数据加工，这就是我理解的CPU。

这是一个需要很多个的硬件知识点才能在合理水平上理解的问题。

画一个黑匣子，***设是CPU。
在高层次上，这个盒子只做两件事：

1. 它消耗投入。
2. 它产生输出。

现在可以告诉这个盒子，“加1和2”。你给了它三个输入：

1. 指令：“添加”
2. 第一个操作数：“1”
3. 第二个操作数：“2”

这个盒子会产生一个输出（在这种情况下，大概是3）。

如果你没有工程学位，或者你没有参加课程，这个框的组成可能超出了这个答案的范围。为了使其达到更高的水平，该盒子由门组成，可以允许电流流过，或者防止电流基于施加于其上的另一电压而流动。如果你想看到这些如何用来表达逻辑的例子，使用网上搜索“NMOS”，“PMOS”，“CMOS”，“CMOS图”，“XOR门结构”等必要的理论点。

然而，更重要一点，如果有足够的晶体管，可能会出现某些更复杂的结构和指令。例如，在可能存在于笔记本电脑内部的x86_64处理器中，那么就应该要说“将内存地址0x8***E82和内存地址0x8***EFA中的内容添加到内存中，而不是说”Add 1 and 2“导致内存地址为0x89B78C“。

那么在这里，给了它四个输入：

1. 指令：“添加”
2. 第一个操作数：“内存地址0x8***E82中的项目”
3. 第二个操作数：“内存地址0x8***EFA中的项目”
4. 结果如何处理：“将结果存储在内存地址0x89B78C中”

与大多数人想到计算机可视化的一般运动和总体画面（虽然它们在硬件方面仍然非常复杂）相比，这些说明仍然非常简陋。

例如，如果我发送一条指令在某个内存地址上存储某个值（可能为0xFFFFFF），并且该内存地址对应某个显示输出，那么我可能会无意中将屏幕上的某个像素变为白色或者其它颜色。

CPU只是一个复杂的工具，可以将简单的输入变成简单的输出。但是，如果这些指令中有几条并行发生，并且每秒发生数十亿条指令，那么所有这些小的变化累积地形成了我们注意到并与之交互的宏观效果（以及许多您不知道的变化，正如我们使用电脑看***，打游戏）。

CPU的原始工作模式

在了解CPU工作原理之前，我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此，从这个意义上说，CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当作一个电灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开，而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应！这样，计算机就具备了处理信息的能力。

但你不要以为，只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单，其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来，科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。

朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。CPU是中央处理器的一个简称，我们听这个名字就知道它就像我们人的大脑一样具有指挥、计算和协调作用，就像我们身体各部位的一举一动都要受我们大脑控制一样。那么于此相同CPU也是控制着集成电路中的各种信息，在电路中的各种信息都要向CPU报到，由CPU来做决定。在有的控制电路中CPU是分离出来的，单独设计一个集成芯片实现CPU的功能，例如我们所用的电脑主板中，它就有专用的CPU处理芯片，现在为了提高CPU的处理数据的速度，在有的CPU芯片中都增加了2个CPU功能模块，我们称为双核CPU，有的为了提高更快的速度，甚至增加了4个CPU或者8个CPU等等。

还有的芯片是把一个CPU功能模块与其它功能的集成电路做在一个芯片里，比如我们所使用的各种类型的单片机，就是这种集成芯片。它把具有存储功能的模块放在芯片里、还有与外界进行信息交流的通道I/O口也放在芯片里、以及别人向它提出请求处理突发***的这种功能部件也集成在这个芯片里等等，这种单片机芯片叫微处理器，简称MCU。

CPU（中央处理器）的构成

CPU不仅是电脑信息的处理中心，而且在其它的设备中所用到的控制芯片里也具有核心的位置，例如我们所用的手机、还有用单片机控制的电子设备等等。为了能够说明白CPU工作的来龙去脉，我们先来看看它的结构吧。

首先我们把CPU可以分为三个职能部门，第一个是负责各种运算的计算器，它的学名叫数学逻辑单元（ALU），它们的主要职能是负责加、减、乘和除的运算外，还负责各种逻辑运算，比如与、或、非、异或以及移位等计算，它如同我们生活中的会计一样，是运算的一把好手。

第二个职能部门是控制器，在它的下面又有三个子机构，一个是存放各种命令的储存室，CPU的各种命令都存放在这里；另一个是传送命令的译码室，CPU发出的各种命令需要在这里进行解码与解析、分发。它类似我们看到单位中的传达室，是用来发送各种命令的地方；最后一个是定时逻辑执行部门，CPU发出的各种命令都需要这个部门去执行，它主要是协调CPU发出的各种命令，然后也要协调CPU外部的信息。

第三个职能部门是储存室，CPU经常使用的各种数据都要存在这里，其CPU结构图如下图所示。

CPU（中央处理器）的工作过程

下面我们再说说CPU里的信息是如何传递和执行的，为了能够说明问题，我们举出一个最简单的例子。比如我们要让CPU处理一个“1+1”这个算数式子的任务。首先我们从计算机中输入这样一个任务给CPU后，这时CPU会发出一个“命令”给控制器中的储存室，它接到这个“命令”后要送到控制器中的译码室进行译码，这个意思是看看CPU发出的是一个什么命令。然后把译码的结果再送到逻辑控制执行部门，这个定时逻辑执行部门就会发出各种定时命令和控制命令，最后再把这个命令送到CPU的内部负责运算的部门（ALU）开始对这个算式进行计算，然后它把计算好的结果送到控制器中的存储室暂时储存起来，这就是CPU整个工作的过程。虽然我们说的比较多，只不过这一系列动作是在一瞬间就完成了。

如果我们想要看CPU执行的结果，然后我们再给CPU一个命令，它就会按照我们给出的命令输出计算的结果了。我们所给出的命令就是我们用计算机指令编写的计算机程序，可以用汇编语言编写也可以用C语言编写或者其它计算机语言都是可以的。

由此可见我们通过一个简单的例子来说明CPU的工作原理，我们要知道当CPU遇到其它指令的时候也就是不断重复这一过程的。

以上就是我对这个问题的解答，希望能帮你解惑。欢迎朋友参与讨论，敬请关注电子及工控技术，答题不易，感谢点赞。