总结一些关于 CPU 的基本知识

1、程序的运行过程，实际上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的执行过程。
当程序要执行的部分被装载到内存后，CPU要从内存中取出指令，然后指令解码(以便知道类型和操作数，简单的理解为CPU要知道这是什么指令)，然后执行该指令。再然后取下一个指令、解码、执行，以此类推直到程序退出。

2、这个取指、解码、执行三个过程构成一个CPU的基本周期。

3、每个CPU都有一套自己可以执行的专门的指令集(注意，这部分指令是CPU提供的，CPU-Z软件可查看)。
正是因为不同CPU架构的指令集不同，使得x86处理器不能执行ARM程序，ARM程序也不能执行x86程序。（Intel和AMD都使用x86指令集，手机绝大多数使用ARM指令集）。
注：指令集的软硬件层次之分：硬件指令集是硬件层次上由CPU自身提供的可执行的指令集合。软件指令集是指语言程序库所提供的指令，只要安装了该语言的程序库，指令就可以执行。

4、由于CPU访问内存以得到指令或数据的时间要比执行指令花费的时间长很多，因此在CPU内部提供了一些用来保存关键变量、临时数据等信息的通用寄存器。
所以，CPU需要提供 一些特定的指令，使得可以从内存中读取数据存入寄存器以及可以将寄存器数据存入内存。
此外还需要提供加法、减、not/and/or等基本运算指令，而乘除法运算都是推算出来的(支持的基本运算指令参见ALU Functions)，所以乘除法的速度要慢的多。这也是算法里在考虑时间复杂度时常常忽略加减法次数带来的影响，而考虑乘除法的次数的原因。

5、除了通用寄存器，还有一些特殊的寄存器。典型的如：

• PC：program counter，表示程序计数器，它保存了将要取出的下一条指令的内存地址，指令取出后，就会更新该寄存器指向下一条指令。
  
• 堆栈指针：指向内存当前栈的顶端，包含了每个函数执行过程的栈帧，该栈帧中保存了该函数相关的输入参数、局部变量、以及一些没有保存在寄存器中的临时变量。
  
• PSW：program status word，表示程序状态字，这个寄存器内保存了一些控制位，比如CPU的优先级、CPU的工作模式(用户态还是内核态模式)等。
  

关于CPU的基本组成

• MAR: memory address register，保存将要被访问数据在内存中哪个地址处，保存的是地址值
  
• MDR: memory data register，保存从内存读取进来的数据或将要写入内存的数据，保存的是数据值
  
• AC: Accumulator，保存算术运算和逻辑运算的中间结果，保存的是数据值
  
• PC: Program Counter，保存下一个将要被执行指令的地址，保存的是地址值
  
• CIR: current instruction register，保存当前正在执行的指令
  

• 控制器还包含了一些控制信号。
  

关于CPU的多核和多线程

关于CPU上的高速缓存

• 32bit：32*32比特=128字节
  
• 64bit：64*64比特=512字节
  

作者：骏马金龙

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