了解 CPU 的工作原理 這個想法最好詳細說明

品牌型號：華為MateBook D15

系統： Windows 11

CPU的工作原理分為五個階段：指令獲取階段、指令解碼階段、指令執行階段、訪問和訪問號、結果寫回。 指令獲取是將指令從主儲存器獲取到指令暫存器的過程。

該程式計算土地居民分子中的數值，該分子用於指示當前指令在主儲存器中的位置。 當乙個命令被取出時，程式計數器（PC）中的值將根據指令字的長度自動遞增。

在指令解碼階段，指令取出後，苦州指令解碼器根據預定的指令格式對檢索到的指令進行拆分解釋，並識別和區分不同的指令類和獲取運算元的各種方法。 現代 CISC 處理器將進行拆分，以提高並行性和效率。 在執行階段，指令的功能被具體實現。

連線 CPU 的不同部分以執行所需的操作。 在存取互用階段，CPU獲取主儲存器中運算元的位址，並從主儲存器中讀取運算元進行操作。 某些命令不需要訪問主記憶體，因此您可以跳過此階段。

這就是 CPU 的工作方式：

1.接受指令：CPU的控制器從記憶體中讀取指令並將其放入指令暫存器中。 指令的格式一般是這樣的：

操作碼是組合語言中的mov、add、jmp等符號程式碼; 運算元位址指示指令所需的運算元所在的位置，是在記憶體中還是在 CPU 的內部暫存器中。

3. 分兩個階段執行指令：“採取運算元”和“執行操作”。

你去英特爾的**，有關於CPU的詳細描述。

如果更簡單，你可以看看 Arm 的晶元。

在定時脈衝的作用下，控制單元將指令計數器中指向的指令位址（該位址在記憶體中）傳送到位址匯流排，然後CPU將該位址中的指令讀入指令暫存器進行解碼。 對於執行指令過程中需要的資料，資料位址也會被傳送到位址匯流排，然後CPU將資料讀到CPU的內部儲存單元（即內部暫存器）進行臨時儲存，最後由命令操作單元對資料進行處理。 依此類推，直到停電。

基本介紹： **處理器（CPU，中央處理器）是一種非常大規模的積體電路，是計算機的計算核心和控制單元。 其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料。

**處理器主要由運算器（ALU，算術邏輯單元）和快取以及支援它們之間的資料、控制和狀態的匯流排組成。 它與內部儲存器和輸入輸出（IO）裝置一起被稱為電子計算機的三大核心部件。

CPU 從記憶體或快取記憶體中獲取指令，將它們放入指令暫存器中，然後對指令進行解碼。 它將指令分解為一系列的微操作，然後發出各種控制命令來執行一系列的微操作，從而完成指令的執行。

指令是計算機的基本命令，它規定要執行的操作型別和運算元。 指令由乙個或多個位元組組成，包括操作碼字段、有關運算元位址的乙個或多個字段，以及一些表徵計算機狀態的狀態詞和特徵碼。 某些指令還直接包含運算元本身。

**的功能是在螢幕上列印"hello os"，這個**我就不多說了，這一段**主要是後面介紹幾個基本概念。

啟動後，效果如下：

如何載入作業系統已經講到了如何載入我們的作業系統，在載入作業系統時我們提到了主啟動程式，上面的**實際上相當於MBR程式（但這不是啟動載入作業系統，只是在螢幕上列印了一句話）。

BIOS完成自檢等初始化操作後，會跳轉到固定0x7c00執行主引導載入程式，所以我們的**使用vstart=0x7c00表示我的**將在記憶體0x7c00處初始化。

所以在我們啟動虛擬機器後，BIOS在完成操作後會跳轉到我們的程式，然後CPU會按照我們程式的指令執行，最後在螢幕上列印出hello OS。

位址是原始碼檔案中每個符號與檔案開頭的偏移距離，檔案的預設起始位址為 0。

我們的應用使用 vstart 後，會給應用乙個虛擬的起始位址，不管是虛擬位址還是真實位址，只要把這個位址交給位址匯流排，位址匯流排就會查詢位址處的內容。 因此，如果在開發中使用 vstart，則必須確保程式顯示在物理記憶體中的該位址。

CPU的工作模式分為實模和保護模式，實模的最大定址空間為1M。 我們稍後會討論實模式和保護模式。 在介紹這兩種模式之前，我們先先談談CPU是如何工作的。

CPU 的唯一任務是執行指令在執行指令的過程中，CPU需要與三個部分協同工作：

控制單元當我們的應用程式（即指令）載入到記憶體中時指令指標暫存器 IP此時的指令只是一串數字和字母，如果 CPU 想知道其真正的執行含義，就必須依賴它命令解碼器 ID數字和字母的字串根據指令的格式進行解碼和分析。 IA32 （x86） 命令格式如下：

字首在指令格式中是乙個可選模組操作碼在我們的應用中針對MOV、JMP等定址方式也分為基址定址、可變位址定址等（芝納凡後面會詳細討論）。運算元的型別記錄的是所使用的暫存器。 即時數字和偏移量它們對應於我們在定址過程中是使用即時數字還是偏移量。

儲存單元指 CPU 中的 L1 和 L2 快取和暫存器，用於儲存指令中使用的資料。

指令和資料發出後，控制單元中的操作控制器向相關元件傳送訊號以開始執行。