处理器

中央处理单元（CPU），简称处理器，是解释（或执行）存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是一个字长的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC）。在任何时刻，PC 都指向主存中的某条机器语言指令（即含有该条指令的地址）。

从系统通电开始，直到系统断电，处理器一直在不断地执行程序计数器指向的指令，再更新程序计数器，使其指向下一条指令。处理器看上去是按照一个非常简单的指令执行模型来操作的，这个模型是由指令集结构决定的。在这个模型中，指令按照严格的顺序执行，而执行一条指令包含执行一系列的步骤。处理器从程序计数器（PC）指向的存储器处读取指令，解释指令中的位，执行该指令指示的简单操作，然后更新 PC，使其指向下一条指令，而这条指令并不一定与存储器中刚刚执行的指令相邻。

这样的简单操作并不多，而且操作是围绕着主存、寄存器文件（register file）和算术/ 逻辑单元（ALU）进行的。寄存器文件是一个小的存储设备，由一些 1 字长的寄存器组成，每个寄存器都有唯一的名字。ALU 计算新的数据和地址值。下面列举一些简单操作的例子，CPU 在指令的要求下可能会执行以下操作：

• 加载：把一个字节或者一个字从主存复制到寄存器，以覆盖寄存器原来的内容。
• 存储：把一个字节或者一个字从寄存器复制到主存的某个位置，以覆盖这个位置上原来的内容。
• 操作：把两个寄存器的内容复制到 ALU，ALU 对这两个字做算术操作，并将结果存放到一个寄存器中，以覆盖该寄存器中原来的内容。
• 跳转：从指令本身中抽取一个字，并将这个字复制到程序计数器（PC）中，以覆盖 PC 中原来的值。