我們現在的智能手機、電視、電腦、空調等等東西都在向智能化的方向發展，要想實現這個“智能”，達到很高的境界就好像真的人為控制一樣，人們一直為此努力，可能你不知道，在現在的生活中控制這些東西的就是“處理器”這個東西，人們把一定的規則編程輸入，模擬人類行為。

　　現在我們說什么高通、英特爾等等它們都是生產處理器的著名廠商。

　　生產出來這個東西，就是處理器，你們可能了解幾核心、處理速度等等，但是它是怎么工作的，你知道嗎？

　　世界第一臺計算機出現，造成體積龐大的原因就是等眾多的二極管、電線組成的處理器，但是自從集成電路和微型晶片出來以后，從此計算機微型化開始，不斷的縮小變種。所以現在的手機、電腦等等用的處理器工作原理都是一樣的。

　　處理器說的通俗易懂就是有很多開關通過控制進行組合打開關閉的操作來讓電子通過，控制電子設備，所有的電子設備都有自己的開關和電路，通過打開這些開關進行組合，控制這些電子設備的打開關閉，這就是處理器最基本的運作方式。

　　現在的CPU是在特別純凈的硅材料上面制造的，通過光刻，一個CPU芯片上面包含了上百萬個晶體管，而這些晶體管就是所謂的微型開關，它是構建CPU的基石。編程的人都知道，電腦只認識“0”和“1”，而“0”和“1”就相當于晶體管的兩種狀態：開 、關，這樣的運作方式表現出來就是處理器的處理信息的能力。

　　那你一定就有點納悶，晶體管又是如何利用“0”和“1”這兩種電子信號來執行指令和處理數據的呢？

　　其實，所有電子設備都有自己的電路和開關，電子在電路中流動或斷開，完全由開關來控制，如果你將開關設置為OFF，電子將停止流動，如果你再將其設置為ON，電子又會繼續流動。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號控制，我們可以將晶體管稱之為二進制設備。這樣，晶體管的ON狀態用“1”來表示，而OFF狀態則用“0”來表示，就可以組成最簡單的二進制數。眾多晶體管產生的多個“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數字、顏色和圖形。舉個例子，十進位中的1在二進位模式時也是“1”，2在二進位模式時是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類推，這就組成了計算機工作采用的二進制語言和數據。成組的晶體管聯合起來可以存儲數值，也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鐘的控制，晶體管組就像一部復雜的機器那樣同步地執行它們的功能。

　　而一個擁有計算能力的處理器并不光光是二極管，而是有非常復雜的結構組成，那么復雜處理數據和執行程序是怎么實現的呢？

　　1.算術邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit）

　　ALU是運算器的核心。它是以全加器為基礎，輔之以移位寄存器及相應控制邏輯組合而成的電路，在控制信號的作用下可完成加、減、乘、除四則運算和各種邏輯運算。就像剛才提到的，這里就相當于工廠中的生產線，負責運算數據。

　　2.寄存器組 RS（Register Set或Registers）

　　RS實質上是CPU中暫時存放數據的地方，里面保存著那些等待處理的數據，或已經處理過的數據，CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短。采用寄存器，可以減少CPU訪問內存的次數，從而提高了CPU的工作速度。但因為受到芯片面積和集成度所限，寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器的作用是固定的，分別寄存相應的數據。而通用寄存器用途廣泛并可由程序員規定其用途。通用寄存器的數目因微處理器而異。

       3.控制單元（Control Unit）

　　正如工廠的物流分配部門，控制單元是整個CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR（Instruction Register）、指令譯碼器ID（Instruction Decoder）和操作控制器OC（Operation Controller）三個部件組成，對協調整個電腦有序工作極為重要。它根據用戶預先編好的程序，依次從存儲器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過指令譯碼（分析）確定應該進行什么操作，然后通過操作控制器OC，按確定的時序，向相應的部件發出微操作控制信號。操作控制器OC中主要包括節拍脈沖發生器、控制矩陣、時鐘脈沖發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

　　4.總線（Bus）

　　就像工廠中各部位之間的聯系渠道，總線實際上是一組導線，是各種公共信號線的集合，用于作為電腦中所有各組成部分傳輸信息共同使用的“公路”。直接和CPU相連的總線可稱為局部總線。其中包括： 數據總線DB（Data Bus）、地址總線AB（Address Bus） 、控制總線CB（Control Bus）。其中，數據總線用來傳輸數據信息；地址總線用于傳送CPU發出的地址信息；控制總線用來傳送控制信號、時序信號和狀態信息等。

　　CPU的工作流程

　　由晶體管組成的CPU是作為處理數據和執行程序的核心，其英文全稱是：Central Processing Unit，即中央處理器。首先，CPU的內部結構可以分為控制單元，邏輯運算單元和存儲單元（包括內部總線及緩沖器）三大部分。CPU的工作原理就像一個工廠對產品的加工過程：進入工廠的原料（程序指令），經過物資分配部門（控制單元）的調度分配，被送往生產線（邏輯運算單元），生產出成品（處理后的數據）后，再存儲在倉庫（存儲單元）中，最后等著拿到市場上去賣（交由應用程序使用）。在這個過程中，我們注意到從控制單元開始，CPU就開始了正式的工作，中間的過程是通過邏輯運算單元來進行運算處理，交到存儲單元代表工作的結束。

　　數據與指令在CPU中的運行

　　剛才已經為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況，現在，我們來看看數據是怎樣在CPU中運行的。我們知道，數據從輸入設備流經內存，等待CPU的處理，這些將要處理的信息是按字節存儲的，也就是以8位二進制數或8比特為1個單元存儲，這些信息可以是數據或指令。數據可以是二進制表示的字符、數字或顏色等等。而指令告訴CPU對數據執行哪些操作，比如完成加法、減法或移位運算。

　　我們假設在內存中的數據是最簡單的原始數據。首先，指令指針（Instruction Pointer）會通知CPU，將要執行的指令放置在內存中的存儲位置。因為內存中的每個存儲單元都有編號（稱為地址），可以根據這些地址把數據取出，通過地址總線送到控制單元中，指令譯碼器從指令寄存器IR中拿來指令，翻譯成CPU可以執行的形式，然后決定完成該指令需要哪些必要的操作，它將告訴算術邏輯單元（ALU）什么時候計算，告訴指令讀取器什么時候獲取數值，告訴指令譯碼器什么時候翻譯指令等等。

　　假如數據被送往算術邏輯單元，數據將會執行指令中規定的算術運算和其他各種運算。當數據處理完畢后，將回到寄存器中，通過不同的指令將數據繼續運行或者通過DB總線送到數據緩存器中。

　　基本上，CPU就是這樣去執行讀出數據、處理數據和往內存寫數據3項基本工作。但在通常情況下，一條指令可以包含按明確順序執行的許多操作，CPU的工作就是執行這些指令，完成一條指令后，CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從內存中讀取下一條指令來執行。這個過程不斷快速地重復，快速地執行一條又一條指令，產生你在顯示器上所看到的結果。我們很容易想到，在處理這么多指令和數據的同時，由于數據轉移時差和CPU處理時差，肯定會出現混亂處理的情況。為了保證每個操作準時發生，CPU需要一個時鐘，時鐘控制著CPU所執行的每一個動作。時鐘就像一個節拍器，它不停地發出脈沖，決定CPU的步調和處理時間，這就是我們所熟悉的CPU的標稱速度，也稱為主頻。主頻數值越高，表明CPU的工作速度越快。

　　一個小小的芯片，卻擁有飛快的計算能力，科技改變生活，這就是科技進步的結果，不知道若干年后，這個由原來的機型變成現在小小的芯片，以后會變成什么，科技就是如此神奇。