CPU（中央处理器）工作原理

作为一个计算机专业即将大二的学生，现在才了解这个，实属汗颜啊。本博文基于网上看了不少的介绍后而作

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CPU简要的来说，作为计算机系统的核心，就是解释计算机指令并且处理计算机软件中的数据。
CPU的发展从最初的4位，8位，16位，32位，最后到64位处理器。
CPU包括运算器，寄存器和控制器三部分，运算器是指计算机中的各种算数和逻辑运算操作的部件，算术逻辑单元是中央处理器核心部分，相当于执行部门；控制器是发布命令，发挥着整个计算机系统操作的协调与指挥作用，相当于调控中心；而寄存器就是由控制器到达运算器的途径，相当于中转的一个连接站，采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。。

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运行过程
在计算机得实际实现中，CPU的根本任务就是执行指令。

指令计数器，包含当前正在执行指令地址的寄存器，每当一个指令被获取之后，执行该指令指示的简单操作，然后更新PC,也就是指令计数器，俗称PC,指向下一条指令，而这一条指令并不一定和在内存中刚刚执行的指令相邻。当执行一条指令的时候，先从根据指令计数器中的当前的指令地址，将指令由ARM取到指令寄存器。 指令寄存器就临时放置从内存里面取得的程序指令。

其中数据寄存器位于存储单元，数据寄存器是存放操作数、运算结果和运算的中间结果，以减少访问存储器的次数，或者存放从存储器读取的数据以及写入存储器的数据的寄存器。

若寄存器的空间不够用时，就会转到高速缓存，而高速缓存分为一级缓存，二级缓存，三级缓存，当前者使用达到额度时，依次往后占据。最后高速缓存之后起到寄存作用的就是内存。若内存也满了，只有等待前面程序运行结束，再继续后面程序。
运算单元是CPU中的运算器的最小的单元结构，执行各种算术和逻辑运算操作。
运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）

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CPU的制程
现在的手机的CPU（ARM结构）都达到7nm级，PC的CPU也达到14nm级，级别越小，代表着可容纳的晶体管就越多，那么cpu的性能就会越高。
CPU的核心现在有双核，四核，多核等，每一个核心都具备相同的功能，那么计算器就可同时执行多个不同的任务。
而多线程的意思就是每一个内核本来只能同时完成一个任务，那么多线程之后，每一个内核就可执行多个任务。

多核的优势：
我们拿双核和单核的做一下分析，双核的优势不是频率，而是同时处理多件事情。一个核心理论上同时只能干一件事。
window本身就是多线程操作系统（DOS就是单线程系统，DOS下2核4核和单核没区别，处理一个任务时必须停下来等待处理结束才能干下一件事），它可以把每个处理任务划分为多“份”，多个处理任务按顺序排成队列，这样单核心的CPU可以一次处理一“份”，轮流处理每个程序的“份”，这样就像CPU同时在干几件事。但如果CPU不够好，同时等待处理的东西太多，系统就像在等待，有延时，反应慢等等症状。再或者某个程序出现错误，死机了，很可能造成后面排队的其他任务都在那里干等，造成系统无反应的情况。而多核的处理器，就可以分别处理不同的任务。

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CPU的主频
计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行，每个时钟信号周期完成一步操作，时钟频率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢。
主频和CPU的运行速度有一定的关系，但不是直接关系，主频越高，代表着cpu在一个周内执行一条指令的时间就越短。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。而当前情况想要提高CPU的主频，就需要在半导体的硅片制作中，将硅片之间的元件连接的导线越细短越好，这样才能保证受到的影响最小。

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该篇博文的术语介绍中有所参考百度百科；
话题有所参考百度：数码大ka 的CPU科普文；