了解 CPU 的工作原理 这个想法最好详细说明

品牌型号：华为MateBook D15

系统： Windows 11

CPU的工作原理分为五个阶段：指令获取阶段、指令解码阶段、指令执行阶段、访问和访问号、结果写回。 指令获取是将指令从主存储器获取到指令寄存器的过程。

该程序计算土地居民分子中的数值，该分子用于指示当前指令在主存储器中的位置。 当一个命令被取出时，程序计数器（PC）中的值将根据指令字的长度自动递增。

在指令解码阶段，指令取出后，苦州指令解码器根据预定的指令格式对检索到的指令进行拆分解释，并识别和区分不同的指令类和获取操作数的各种方法。 现代 CISC 处理器将进行拆分，以提高并行性和效率。 在执行阶段，指令的功能被具体实现。

连接 CPU 的不同部分以执行所需的操作。 在存取互用阶段，CPU获取主存储器中操作数的地址，并从主存储器中读取操作数进行操作。 某些命令不需要访问主内存，因此您可以跳过此阶段。

这就是 CPU 的工作方式：

1.接受指令：CPU的控制器从内存中读取指令并将其放入指令寄存器中。 指令的格式一般是这样的：

操作码是汇编语言中的mov、add、jmp等符号代码; 操作数地址指示指令所需的操作数所在的位置，是在内存中还是在 CPU 的内部寄存器中。

3. 分两个阶段执行指令：“采取操作数”和“执行操作”。

你去英特尔的**，有关于CPU的详细描述。

如果更简单，你可以看看 Arm 的芯片。

在定时脉冲的作用下，控制单元将指令计数器中指向的指令地址（该地址在内存中）发送到地址总线，然后CPU将该地址中的指令读入指令寄存器进行解码。 对于执行指令过程中需要的数据，数据地址也会被发送到地址总线，然后CPU将数据读到CPU的内部存储单元（即内部寄存器）进行临时存储，最后由命令操作单元对数据进行处理。 依此类推，直到停电。

基本介绍： **处理器（CPU，中央处理器）是一种非常大规模的集成电路，是计算机的计算核心和控制单元。 其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

**处理器主要由运算器（ALU，算术逻辑单元）和缓存以及支持它们之间的数据、控制和状态的总线组成。 它与内部存储器和输入输出（IO）设备一起被称为电子计算机的三大核心部件。

CPU 从内存或高速缓存中获取指令，将它们放入指令寄存器中，然后对指令进行解码。 它将指令分解为一系列的微操作，然后发出各种控制命令来执行一系列的微操作，从而完成指令的执行。

指令是计算机的基本命令，它规定要执行的操作类型和操作数。 指令由一个或多个字节组成，包括操作码字段、有关操作数地址的一个或多个字段，以及一些表征计算机状态的状态词和特征码。 某些指令还直接包含操作数本身。

**的功能是在屏幕上打印"hello os"，这个**我就不多说了，这一段**主要是后面介绍几个基本概念。

启动后，效果如下：

如何加载操作系统已经讲到了如何加载我们的操作系统，在加载操作系统时我们提到了主启动程序，上面的**实际上相当于MBR程序（但这不是启动加载操作系统，只是在屏幕上打印了一句话）。

BIOS完成自检等初始化操作后，会跳转到固定0x7c00执行主引导加载程序，所以我们的**使用vstart=0x7c00表示我的**将在内存0x7c00处初始化。

所以在我们启动虚拟机后，BIOS在完成操作后会跳转到我们的程序，然后CPU会按照我们程序的指令执行，最后在屏幕上打印出hello OS。

地址是源代码文件中每个符号与文件开头的偏移距离，文件的默认起始地址为 0。

我们的应用使用 vstart 后，会给应用一个虚拟的起始地址，不管是虚拟地址还是真实地址，只要把这个地址交给地址总线，地址总线就会查找地址处的内容。 因此，如果在开发中使用 vstart，则必须确保程序显示在物理内存中的该地址。

CPU的工作模式分为实模和保护模式，实模的最大寻址空间为1M。 我们稍后会讨论实模式和保护模式。 在介绍这两种模式之前，我们先先谈谈CPU是如何工作的。

CPU 的唯一任务是执行指令在执行指令的过程中，CPU需要与三个部分协同工作：

控制单元当我们的应用程序（即指令）加载到内存中时指令指针寄存器 IP此时的指令只是一串数字和字母，如果 CPU 想知道其真正的执行含义，就必须依赖它命令解码器 ID数字和字母的字符串根据指令的格式进行解码和分析。 IA32 （x86） 命令格式如下：

前缀在指令格式中是一个可选模块操作码在我们的应用中针对MOV、JMP等寻址方式也分为基址寻址、可变地址寻址等（芝纳凡后面会详细讨论）。操作数的类型记录的是所使用的寄存器。 即时数字和偏移量它们对应于我们在寻址过程中是使用即时数字还是偏移量。

存储单元指 CPU 中的 L1 和 L2 缓存和寄存器，用于存储指令中使用的数据。

指令和数据发出后，控制单元中的操作控制器向相关组件发送信号以开始执行。