參考：
CPU是什么：
中央處理器（CPU），是電子計算機的主要設備之一，電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU是計算機中負責讀取指令，對指令譯碼並執行指令的核心部件。中央處理器主要包括兩個部分，即
控制器、
運算器，其中還包括
高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。
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在計算機體系結構中，CPU 是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元） 進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統中所有軟件層的操作，最終都將通過指令集映射為CPU的操作。
在計算機體系結構中，CPU 是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元） 進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統中所有軟件層的操作，最終都將通過指令集映射為CPU的操作。
工作原理：
馮諾依曼體系結構是現代計算機的基礎。在該體系結構下，程序和數據統一存儲，指令和數據需要從同一存儲空間存取，經由同一總線傳輸，無法重疊執行。根據馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個階段：取指令階段、指令譯碼階段、執行指令階段、訪存取數、結果寫回
五個工作階段
- 取指令（IF，instruction fetch）：即將一條指令從主存儲器中取到指令寄存器的過程。程序計數器中的數值，用來指示當前指令在主存中的位置。當 一條指令被取出后，PC中的數值將根據指令字長度自動遞增。
- 指令譯碼階段（ID，instruction decode）：取出指令后，指令譯碼器按照預定的指令格式，對取回的指令進行拆分和解釋，識別區分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數的方法。
- 執行指令階段（EX，execute）：具體實現指令的功能。CPU的不同部分被連接起來，以執行所需的操作。
- 訪存取數階段（MEM，memory）：根據指令需要訪問主存、讀取操作數，CPU得到操作數在主存中的地址，並從主存中讀取該操作數用於運算。部分指令不需要訪問主存，則可以跳過該階段。
- 結果寫回階段（WB，write back）：作為最后一個階段，結果寫回階段把執行指令階段的運行結果數據“寫回”到某種存儲形式。結果數據一般會被寫到CPU的內部寄存器中，以便被后續的指令快速地存取；許多指令還會改變程序狀態字寄存器中標志位的狀態，這些標志位標識着不同的操作結果，可被用來影響程序的動作。
在指令執行完畢、結果數據寫回之后：若無意外事件（如結果溢出等）發生，計算機就從程序計數器中取得下一條指令地址，開始新一輪的循環，下一個指令周期將順序取出下一條指令。
結構：
- 運算器：指計算機中進行各種算術和邏輯運算操作的部件， 其中算術邏輯單元是中央處理核心的部分
- 控制器：控制器是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和 改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動與反向的主令裝置
- 寄存器：寄存器是CPU內部用來存放數據的一些小型存儲區域，用來暫時存放參與運算的數據和運算結果。其實寄存器就是一種常用的時序邏輯電路，但這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發器構成的，因為一個鎖存器或觸發器能存儲1位二進制數，所以由N個鎖存器或觸發器可以構成N位寄存器。寄存器是中央處理器內的組成部分。寄存器是有限存儲容量的高速存儲部件，它們可用來暫存指令、數據和位址。
緩存 cache [ kæʃ ]：
CPU緩存的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。
緩存原理：緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數據時，首先從緩存中查找，同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中，可以使得以后對整塊數據的讀取都從緩存中進行，不必再調用內存
- 一級緩存：多少時間？
- 二級緩存
- 三級緩存
讀取順序：CPU要讀取一個數據時，首先從Cache中查找，如果找到就立即讀取並送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理，同時把這個數據所在的數據塊調入Cache中，可以使得以后對整塊數據的讀取都從Cache中進行，不必再調用內存。
正是這樣的讀取機制使CPU讀取Cache的命中率非常高（大多數CPU可達90%左右），也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在Cache中，只有大約10%需要從內存讀取。這大大節省了CPU直接讀取內存的時間，也使CPU讀取數據時基本無需等待。總的來說，CPU讀取數據的順序是先Cache后內存
緩沖 buffer [ˈbʌfər]：
例如：向硬盤寫入數據時，先把數據放入緩沖區,然后再一起向硬盤寫入，把分散的寫操作集中進行，減少磁盤碎片和硬盤的反復尋道，從而提高系統性能。
緩存與緩沖區別：緩存（cache）是在讀取硬盤中的數據時，把最常用的數據保存在內存的緩存區中，再次讀取該數據時，就不去硬盤中讀取了，而在緩存中讀取。
緩沖（buffer）是在向硬盤寫入數據時，先把數據放入緩沖區,然后再一起向硬盤寫入，把分散的寫操作集中進行，減少磁盤碎片和硬盤的反復尋道，從而提高系統性能。
簡單來說，緩存（cache）是用來加速數據從硬盤中"讀取"的，而緩沖（buffer）是用來加速數據"寫入"硬盤的。