简单理解计算机硬件结构与工作流程

名词解释

控制单元：控制单元是CPU的指挥中心，甚至是整套系统的控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)三个部件组成。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。
运算单元：运算单元指的是CPU中的运算器的运算器最小单元。可以执行算术运算（包括加减乘数等基本运算及其附加运算） 和逻辑运算（包括移位、逻辑测试或两个值比较）。
存储单元：存储单元包括 CPU 片内缓存Cache和寄存器组，是 CPU 中暂时存放数据的地方，里面 保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据。 寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间 的数据传送非常快。

工作流程概述

当我们使用计算机执行某个命令时，比如点击浏览器的打开新窗口：
USB控制器将会把命令通过I/O总线传输给CPU；
CPU的控制单元则会去内存当中将指令取出并存储在指令寄存器中；
然后CPU通过指令计数器依次执行指令寄存器中的命令；
执行结束后，再通过I/O总线，把结果传输给图形适配器，此时我们接可以看到浏览器打开了新窗口。

运算操作

程序中运算操作是很常见的，那运算操作的执行顺序是怎样的呢？
我们以“a=a+1”的运算操作为例，首先控制单元会从内存中将这两条条指令从内存中取出，置于指令寄存器中；
接着操作控制器将a的原始值从内存中读取出来，存于存储单元的数据寄存器中（在这里不是直接将数据存在数据寄存器中，需要以“L3->L2->L1->数据寄存器”的顺序写入）；
然后操作控制器会给运算单元发送指令，去计算a+1，并赋值给a；
运算单元将结果反馈给数据寄存器，更新a的值；
接着L1、L2、L3缓存也依次更新a值（此时不会立刻将a值更新到内存中）；
最后等待合适的时机，将a值更新到缓存中。

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