3万字51张图教你CPU内存操作系统

作者|cxuan

来源|Java建设者(ID:javajianshe)

我们每个程序员或许都有一个梦,那就是成为大牛,我们或许都沉浸在各种框架中,以为框架就是一切,以为应用层才是最重要的,你错了。在当今计算机行业中,会应用是基本素质,如果你懂其原理才能让你在行业中走的更远,而计算机基础知识又是重中之重。下面,跟随我的脚步,为你介绍一下计算机底层知识。

CPU

还不了解CPU吗?现在就带你了解一下CPU是什么?

CPU的全称是CentralProcessingUnit,它是你的电脑中最硬核的组件,这种说法一点不为过。CPU是能够让你的计算机叫计算机的核心组件,但是它却不能代表你的电脑,CPU与计算机的关系就相当于大脑和人的关系。CPU的核心是从程序或应用程序获取指令并执行计算。此过程可以分为三个关键阶段:提取,解码和执行。CPU从系统的主存中提取指令,然后解码该指令的实际内容,然后再由CPU的相关部分执行该指令。

CPU内部处理过程

下图展示了一般程序的运行流程(以C语言为例),可以说了解程序的运行流程是掌握程序运行机制的基础和前提。

在这个流程中,CPU负责的就是解释和运行最终转换成机器语言的内容。

CPU主要由两部分构成:控制单元和算术逻辑单元(ALU)

控制单元:从内存中提取指令并解码执行算数逻辑单元(ALU):处理算数和逻辑运算CPU是计算机的心脏和大脑,它和内存都是由许多晶体管组成的电子部件。它接收数据输入,执行指令并处理信息。它与输入/输出(I/O)设备进行通信,这些设备向CPU发送数据和从CPU接收数据。

从功能来看,CPU的内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四部分组成,各部分之间通过电信号连通。

寄存器是中央处理器内的组成部分。它们可以用来暂存指令、数据和地址。可以将其看作是内存的一种。根据种类的不同,一个CPU内部会有20-个寄存器。控制器负责把内存上的指令、数据读入寄存器,并根据指令的结果控制计算机运算器负责运算从内存中读入寄存器的数据时钟负责发出CPU开始计时的时钟信号CPU是一系列寄存器的集合体

在CPU的四个结构中,我们程序员只需要了解寄存器就可以了,其余三个不用过多


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