揭秘电脑的CPU如何高效工作!（电脑cpu是如何工作的?）

工作原理：电脑的CPU是如何工作的？

这是电脑的CPU，它是计算机的大脑。CPU通过主板上的内存通道直接与内存通信，当运行某个程序时，内存存储器会从固态硬盘或者机械硬盘中读取需要的数据，然后CPU从内存拿到数据后就会进行相应的处理。

其实除了硬盘和内存存储器外，在CPU内部还有一套存储机制，那就是CPU的高速缓存。与内存相比，高速缓存比内存的容量还要小，只用于储存CPU认为最为重要的数据。高速缓存分为三级，第一级访问速度最快，但是容量最小；第三级访问最慢，但容量最大。

CPU首先请求一级缓存中的数据，如果没有读到想要的数据，则读取二级缓存中的数据；如果二级缓存中也没有，将读取三级缓存中的数据；如果还没有，直接读取内存中的数据。

除了高速缓存外，CPU还有一块存储区域，那就是寄存器。寄存器是比高速缓存访问速度还要快的存储器。想要了解CPU是怎么运行的，必须弄清楚寄存器是怎么工作的，这些都是常用的寄存器，后面会详细讲解。

其实电脑使用的软件程序都是使用高级语言编写的，这一段代码通过编译器编译后会解析成难以看懂的汇编语言。汇编语言在通过编译器编译后会被翻译成机器能读懂的二进制语言。将上面的代码简化一下，只计算A加B的值，计算结果赋值给C。

当编译这行代码时，编译后简化的汇编语言就是这样，英文代表要执行的指令。代码意思就是读取内存中10号位置的数字加上11号位置的数字相加的结果，存储到内存中12号的位置。

然后汇编语言再被编译成二进制，英文指令对应二进制的前6位，英文后面的数字对应数字的二进制值，二进制值一共16位。这些二进制值一开始是存在内存中的，由于内存以8位为单位存储，所以这些二进制值每个需要存储两行。

现在以2+3这个简单的加法来看看CPU寄存器的详细执行过程。最上面这个是程序计数器，地址值为100，然后内存地址寄存器会读取到这个地址值。接着内存地址寄存器就会去内存读取位于100位置的二进制值，而后将值放入内存缓冲区寄存器。这个过程就是提取，但是二进制难以看懂，所以还是换成汇编代码表示。

接着内存缓冲区寄存器的数据会被移动到指令寄存器，这时程序计数器会变成102，也就是下一次程序执行的起始码。接着指令寄存器的数据被移动到控制单元，控制单元会对指令进行解释，解释后控制单元就明白这行指令是要读取10号地址的内存数据，所以控制单元通过内存地址寄存器读取10号地址的2，然后存入内存缓冲区寄存器，接着移动到累加器寄存器中，到这里LOAD10这行指令就完成了。

现在处理ADD11这行指令还是一样先读取数据，前面执行过程跟LOAD10执行过程一样，但是当执行到控制单元时，为了执行加法命令，存储在累加寄存器中的数据会被传递到算数逻辑单元。接着还是跟之前一样，将数字3加载到内存缓冲区寄存器，然后放入累加寄存器，接着将3传递到算数逻辑单元进行加法运算，得到计算结果5，然后返回累加寄存器，这个阶段称为执行阶段。

现在还有一行命令没执行，前面执行过程还是一样，到控制单元时控制单元解释STORE12这行命令，命令意思是将相加结果存入内存地址12的位置，然后累加寄存器将结果5通过内存缓冲区寄存器存入到内存中地址12的位置。到这里一个简单的加减法就完成了。

可以看到2+3虽然简单，但是计算机执行过程却非常复杂，如果是一个大型的游戏运行，可想而知对CPU的性能有多大的考验。其实CPU计算的时候并不是串联执行的，而是很多线程一起执行，这会让CPU运算速度大大加快，而且CPU核心越多处理的速度就越快，所以一款好的CPU对电脑的性能有着至关重要的影响。