用了这么多年的电脑
也许你并不知道它是如何运作的
想知道如此炫酷的开机效果如何呈现的吗
今天翼叔就带你科普一下这些冷知识
电脑主机的构成
电脑主机有两个重要元件
分别为CPU以及内存
CPU 负责做电脑控制
内存则做常用资料的储存
因此消费者们在升级电脑时会优先升级这两者
其他的零部件则还有负责进行图形计算的 GPU
以及储存大量资料的硬盘等
关于CPU
CPU 全名中央处理器是电脑的大脑
英文全拼为Central processingunit
在电脑中所有的指令都是 CPU 所下
它的重要性就像是一间公司的全能经理
一个人便能完成多种复杂的工作
还会依照每个人的特性分配工作
所以只要有 CPU整台电脑都会稳定的运作
▲CPU 内部的简图
CPU 主要分成三个部分
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算数逻辑运算单元
Arithmetic Logic Unit
可以执行定点或浮点算术运算操作 移位操作
以及逻辑操作也可执行地址运算和转换
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暂存器
Cache
包括寄存器 专用寄存器和控制寄存器
通用寄存器又可分定点数和浮点数两类
它们用来保存指令执行过程中
临时存放的寄存器操作数
和中间（或最终）的操作结果
通用寄存器是中央处理器的重要部件之一
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控制单元
Control unit
主要是负责对指令译码并且发出
为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号
其结构有两种
一种是以微存储为核心的微程序控制方式
一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式
微存储中保持微码
一个微码对应一个最基本的微操作又称微指令
各条指令是由不同序列的微码组成
这种微码序列构成微程序
CPU令译码以后即发出一定时序的控制信号
按给定序列的顺序以微周期为节拍
执行由这些微码确定的若干个微操作
即可完成某条指令的执行
简单指令是由（3～5）个微操作组成
复杂指令则要由几十个微操作
甚至几百个微操作组成
CPU的工作流程
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令
放入指令寄存器并对指令译码
它把指令分解成一系列的微操作
然后发出各种控制命令执行微操作系列
从而完成一条指令的执行
先来说说指令
它是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令
由一个字节或者多个字节组成
其中包括操作码字段 个或多个有关操作数地址的字段
以及一些表征机器状态的状态字以及特征码
有的指令中也直接包含操作数本身
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第一阶段
取指Instruction Fetch
从存储器或高速缓冲存储器中检索指令
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由程序计数器ProgramCounter指定存储器的位置
程序计数器保存供识别程序位置的数值
换言之程序计数器记录了CPU在程序里的踪迹
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第二阶段
解码Instruction Decode
CPU根据存储器提取到的指令来决定执行行为
在解码阶段指令被拆解为有意义的片段
根据CPU指令集架构ISA定义将数值解译为指令
一部分的指令数值为运算码Opcode
其指示要进行哪些运算
其它的数值通常供给指令必要的信息
诸如一个加法Addition运算的运算目标
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第三阶段
执行EXecute
在提取和解码阶段之后紧接着进入执行阶段
该阶段中连接到各种能够进行所需运算的部件
例如要求一个加法运算
ALU会连接到一组输入和一组输出
输入提供了要相加的数值
而输出将含有总和的结果
ALU内含电路系统
易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算
如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果
在标志暂存器里可能会设置运算溢出标志
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最终阶段
写回Write Back
以一定格式将执行阶段的结果简单的写回
运算结果经常被写进CPU内部的暂存器
以供随后指令快速存取
在其它案例中运算结果可能写进速度较慢
但容量较大且较便宜的主记忆体中
某些类型的指令会操作程序计数器而不直接产生结果
这些一般称作“跳转”Jumps
在程式中带来循环行为 条件性执行和函式
许多指令会改变标志暂存器的状态位元
这些标志可用来影响程式行为
缘由于它们时常显出各种运算结果
/
最
后
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我们都知道CPU的寿命通常可达到7年以上
所以废弃的CPU如果就这么扔掉未免可惜
当然 机智如翼叔教你可以这么玩
让它继续陪伴你左右
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“不以关注为目的的阅读,都是耍流氓”