现在几乎每个人都用电脑，不管是在家里还是在工作。我们很大程度上依赖计算机，尤其是在商业世界。然而很少有人真正理解计算机是如何工作的。计算机如何执行你输入的命令？是通过计算机的微处理器。当然，知道这并不能提供太多的解释。接下来我们将了解微处理器的工作原理，以及为什么微处理器很重要？

 

什么是微处理器？

微处理器（也称为CPU或中央处理单元）是一个完整的计算引擎，它是在一个单片机上制造的。执行算术和逻辑运算，一般包括加法、减法、将数字从一个区域转移到另一个区域以及比较两个数字。它通常简称为处理器、中央处理器或逻辑芯片。基本上是电脑的引擎或大脑，在开机时启动。它是一种可编程的多用途设备，在一个集成电路上集成了中央处理器的功能。

 

­我们可以知道无论是台式机、服务器还是笔记本电脑，微处理器都是普通电脑的核心。你使用的微处理器可能是奔腾、Sparc或其他许多品牌和类型的微处理器中的任何一种，但它们都以大致相同的方式执行大致相同的操作。

 

第一台微处理器是1971年推出的Intel 4004。4004不是很强大，它能做的只是加和减，它只能一次做4位。但一切都在一块芯片上已经让人很惊讶了。在4004年之前，工程师们是从分立的组件（晶体管一次接线）制造计算机的。4004为第一台便携式电子计算器提供了动力。

 

微处理器是如何工作的？

微处理器与输入部分（如键盘、传感器）、输出部分（显示器、打印机、电机等）和内部存储器相连。在内部，微处理器由3个主要单元组成。

1） 算术/逻辑单元（ALU）。

2） 控制单元。

3） 一种寄存器数组，用于在数据被操作时保存数据。

 

微处理器执行一组机器指令，告诉处理器该做什么。根据这些指令，微处理器可以做三件基本的事情：

微处理器利用它的ALU（算术/逻辑单元）可以执行加法、减法、乘法和除法等数学运算。

现代微处理器包含完整的浮点处理器，可以对大浮点数执行非常复杂的操作。

微处理器可以将数据从一个存储器位置移动到另一个存储器位置。

微处理器可以做出决定，并根据这些决定跳转到一组新的指令。

 

微处理器使用许多不同的进程来工作。它们的主要目的是处理一系列放入序列中的数字，构成一个程序。这些序列中的每一个都向微处理器发出某种指令，而微处理器又将信息与计算机的其他部分联系起来。这有助于程序运行所需的操作。

微处理器采用计算机芯片的形式，将其放置在主板上，作为CPU处理的所有高级功能的中继中心。

 

当微处理器被激活时，它会执行一系列动作，每一个动作都定义了一个精确的通信点。这种通信以二进制代码、一系列1和0的形式给出指令。然后，CPU对指令作出响应，处理代码，采取代码请求的必要操作，并将操作成功执行的消息转发给负责输入的部分。

此过程的第一步称为引出操作。一个程序会引出一系列的1和0来定义一个精确的动作。序列的一部分负责通知微处理器程序中所需代码的位置。这是使用随机存取存储器（RAM）的部分。RAM为CPU提供内存，使其能够保存足够长的指令以供使用。当计算机内存不足时，计算机速度会减慢。这也就是我们常用电脑会卡的一个原因。

 

涉及微处理器工作负载的下一步称为解码操作。序列中的每一组数字负责一个特定的动作。为了让CPU命令正确的组件完成它们的工作，必须识别数字序列的每个部分，并给出正确的操作参数。例如，如果用户正在刻录DVD，CPU需要向刻录磁盘的DVD单元、提供信息的硬盘驱动器和显示用户状态的显卡传送某些数值。

执行是微处理器功能的下一步。从本质上讲，CPU告诉计算机组件完成它们的工作。在执行阶段，微处理器始终与组件保持接触，确保根据前两步收集和发送的指令成功完成活动的每一部分。

 

微处理器的最终操作涉及写回功能。这仅仅是CPU将操作及其结果复制到计算机的主内存中，通常位于硬盘驱动器中。写回步骤对于在出现问题时确定问题至关重要。例如，如果DVD没有正确刻录，用户可以访问写回文件并找出哪个步骤没有成功。这些文件被放在内存的一个称为注册表的部分中，由于重复的操作是定期完成的，因此注册表的损坏程度通常会增加。

 

简单概括:微处理器接受二进制数据作为输入，处理这些数据，然后根据存储在内存中的指令提供输出。使用微处理器的ALU（算术逻辑单元）、控制单元和寄存器阵列处理数据。寄存器阵列通过充当临时快速存取存储器位置的多个寄存器来处理数据。通过系统的指令和数据流由控制单元管理。

 

微处理器的优点

计算机系统并不是唯一使用微处理器的设备。如今，从智能手机到家用电器再到汽车，一切都在使用微处理器。以下是微处理器如此广泛应用的几个原因：

由于采用了集成电路技术，微处理器的生产成本并不高。这意味着使用微处理器可以大大降低系统的成本。

 

它们的速度很快——现代微处理器的生产技术使它们能够以难以置信的速度运行——今天的微处理器每秒可以执行数百万条指令。

因为微处理器是用金属氧化物半导体技术制造的，所以它们的功耗比其他类型的处理器低得多。这使得配备微处理器的设备更加节能。

 

它们是便携式的——由于微处理器非常小，而且不消耗很多电能，所以使用微处理器的设备可以设计成便携式的（比如智能手机）。

它们是可靠的——因为半导体技术用于微处理器的生产，它们的故障率极低。

他们是多功能的——同一个微处理器芯片可以用于许多应用，只要编程是改变的，就会有难以置信的多功能。

 

可以说正是微处理器的成功发展才导致了家用电脑的出现。通用微处理器允许我们的计算机用于文本编辑、多媒体显示、计算和互联网通信。由于它们速度快、体积小、节能，已成为日常科技发展不可或缺的一部分，包括家电、智能手机等。微处理器基本上改变了我们的世界。