中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）是一种超大规模的集成电路，是计算机的计算核心（Core）和控制核心（ControlUnit）。它的功能主要是解释计算机指令和处理计算机软件中的数据。中央处理器主要包括算术单元（arithmeticlogicoperationunit，ALU，算术逻辑单元）、高速缓冲存储器（Cache）和实现它们之间数据（Data）、控制和状态的总线（Bus）。它与内存（Memory）和输入/输出（I/O）设备并称为电子计算机的三大核心部件。cpu的基本结构从功能上看，一般CPU的内部结构可以分为三部分：控制单元、逻辑运算单元、存储单元（包括内部总线和缓冲区）。其中，控制单元完成数据处理全过程中的分配工作，逻辑单元完成每条指令，得到程序最终需要的结果，存储单元负责存储原始数据和运算结果。无缝协作使得CPU拥有强大的功能，可以完成包括浮点数和多媒体指令在内的众多复杂计算，也为数字时代增添了更多活力。逻辑元件英文Logiccomponents;操作逻辑组件。可以执行定点或浮点算术运算、移位运算和逻辑运算，以及地址运算和转换。Register寄存器部分，包括寄存器、特殊寄存器和控制寄存器。通用寄存器可分为定点数和浮点数两种。它们用于存放暂存的寄存器操作数和指令执行过程中的中间（或最终）运算结果。通用寄存器是中央处理器的重要组成部分之一。控制单元英文Controlunit;控制单元主要负责对指令进行译码，并发出控制信号，完成每条指令所要执行的各种操作。其结构有两种：一种是以微存储器为核心的微程序控制方式；另一种是以逻辑硬布线结构为主要结构的控制方式。微存储器中保存微码，每个微码对应一个最基本的微操作，也称为微指令；每条指令由不同的微码序列组成，这个微码序列构成了一个微程序。中央处理器对指令译码后，发出一定序列的控制信号，以微周期为节拍，按照给定序列的顺序执行由这些微码确定的若干个微操作，然后执行一个可以完成某些指令。简单指令由（3～5）个微操作组成，复杂指令由几十个甚至上百个微操作组成。CPU的逻辑单元更详细一点。从实现的功能来看，CPU大致可以分为以下八个逻辑单元：指令缓存，俗称指令寄存器：是芯片上的指令仓库。有了它，CPU就不用不停地在计算机内存中查找指令，从而大大提高了CPU的运算速度。译码单元，俗称指令解码器：负责将复杂的机器语言指令解释成算术逻辑单元（ALU）和寄存器可以理解的简单格式，就像外交官一样。控制单元：既然CPU中可以存储指令，并且有相应的指令来完成运算前的准备工作，那么在它的背后自然有一个起到驱动作用的角色——它就是负责整个处理过程的运算控制器.它根据解码单元的指令生成控制信号，告诉算术逻辑单元(ALU)并记录如何操作、操作什么以及如何处理结果。寄存器：对CPU来说非常重要。除了存放程序的一些指令外，它还负责存放指针跳转信息和循环操作命令。它是算术逻辑单元（ALU）用来完成控制单元要求的任务的数据。一个小的存储区域，其数据源可以是高速缓存、内存和控制单元中的任何一个。逻辑运算单元（ALU）：是CPU芯片的智能部分，可以执行加、减、乘、除等各种指令。此外，它知道如何读取逻辑命令，如OR、AND、NOT。来自控制单元的消息会告诉运算逻辑单元要做什么，然后运算单元会中断或不断地从寄存器中提取数据，以完成最终的任务。预取单元：CPU性能显然取决于它。预取命中率的高低与CPU核心利用率的高低直接相关，进而导致指令执行速度的差异。预取单元可以随时从指令缓存或计算机内存中取数据和指令，这取决于要执行的命令或任务的要求。当指令到达时，预取单元最重要的任务是确保所有指令都被正确排列，然后发送给译码单元。总线单元：就像一条高速公路，快速完成各个单元之间的数据交换，也是数据从内存进出CPU的地方。数据缓存：存储来自解码单元的特殊标记的数据，供逻辑运算单元使用，同时也为分发到计算机的不同部分准备最终结果。从上面的介绍可以看出，CPU虽小，却能在小面积容纳大世界。内部更像是一个发达的装配厂，环环相扣。正是因为相互配合、配合，指令才最终得到执行，形成了图文图结合的神奇数字世界。cpu的工作原理：我们都知道CPU的根本任务就是执行指令。对于计算机来说，它最终是一个“0”和“1”的序列。CPU在逻辑上可以分为三个模块，分别是控制单元、计算单元和存储单元，这三部分由CPU内部总线连接。如下图：控制单元：控制单元是整个CPU的指挥和控制中心，它通过指令寄存器IR（InstrucTIONRegister）、指令译码器ID（InstrucTIonDecoder）和运算控制器OC（OperationController）协调整个计算机),等等。有序的工作是极其重要的。它根据用户预先编好的程序，依次从内存中取出每条指令，放入指令寄存器IR中，通过指令译码（解析）确定应该进行什么操作，然后根据确定的指令操作控制器OC定时。向相应的组件发送微操作控制信号。运算控制器OC主要包括拍频脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。算术单元：算术单元的核心。可以执行算术运算（包括加法、减法、乘法及其加法等基本运算）和逻辑运算（包括移位、逻辑测试或两个值的比较）。相对于控制单元，运算单元是在控制单元的指挥下运行的，即运算单元进行的所有运算都是由控制单元发出的控制信号指挥的，因此它是一个执行单元。存储单元：包括CPU的片内缓存和寄存器组，是CPU中临时存放数据的地方。它存储等待处理的数据或已经处理的数据。CPU访问寄存器的时间比访问内存的时间短。使用寄存器可以减少CPU访问内存的次数，从而提高CPU的工作速度。但是，由于芯片面积和集成度的限制，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的功能是固定的，分别寄存相应的数据。虽然通用寄存器用途广泛并且可以由程序员指定，但通用寄存器的数量因微处理器而异。这是我们以后要介绍的重点，所以这里先提一下。我们把上图提炼一下，可以总结出CPU的工作原理总结如下：综上所述，CPU的工作原理是：1.取指令：CPU的控制器从内存中读取一条指令并将其放入指令寄存器。指令的格式一般是这样的：操作码是汇编语言中的mov、add、jmp等符号代码；操作数地址表示指令所需要的操作数所在的位置，是在内存中还是在CPU的内部寄存器中。2、指令译码：对指令寄存器中的指令进行译码，确定该指令要执行什么操作（即指令中的操作码）和操作数在哪里（操作数的地址）。3、执行指令，分为“取操作数”和“运行”两个阶段。4.修改指令计数器以确定下一条指令的地址。
