一、CPU的組成部分
1.1、計算機五大部件
說起計算機五大件，筆者想起在大學的時候，老師問我們計算機硬件的五大部件有什么，然后聽到有同學回答說鼠標，鍵盤，顯示器什么的，把老師逗樂了，說我們計算機系的還這么小白。其實也正常，誰不是從小白慢慢成為技術大牛呢...
言歸正傳，計算機硬件的五大件分為：輸入設備，輸出設備，運算器，控制器，儲存器。輸入，輸出設備主要就是鼠標，鍵盤，顯示器還有打印機等等。儲存器主要分為內存和磁盤，內存是儲存程序運行時的指令和數據。本章主要圍繞着控制器和運算器來講，因為它們都是CPU的組成部分。
按實際硬件分，CPU內部是由寄存器，控制器，運算器，時鍾四個部分組成：
寄存器：暫存指令和數據，可以看作是一級內存；
控制器：負責把內存上的指令，數據讀入寄存器；
運算器：負責運算從內存讀入寄存器的數據；
時鍾：負責發出CPU開始計時的時鍾信號；
一個CPU可以有多個寄存器。
1.2、寄存器的分類和功能
x86系列32位CPU的寄存器主要分為累加寄存器，標志寄存器，程序計數器，基址寄存器，棧指針寄存器，通用寄存器等；累加寄存器，標志寄存器，程序計數器都只有一個，其他寄存器一般有多個。32位CPU是指寄存器可以存儲4個字節。
累加寄存器(eax)（這個是運算器）：存儲執行運算的數據和運算后的數據；
標志寄存器：存儲運算處理后的CPU的狀態；
程序計數器(epc)（這個是控制器）的作用是存儲下一條指令所在的內存地址；比如程序需要實現123和456相加，並輸出結果到顯示器。程序開始運行時，程序計數器儲存程序初始的內存地址比如是0100，CPU每執行一個指令，程序計數器存儲的內存地址就會加1（程序流程分為順序執行，跳轉，循環），這里只拿順序執行,如下圖：
基址寄存器(ebp)：存儲數據存儲領域基點的內存地址；
棧指針寄存器(esp)：存儲棧中最高位數據的內存地址;
通用寄存器：存儲任意數據；
二、程序在CPU的執行過程
程序是指令和數據的集合，不管是C、PHP、GO等其他語言寫的程序，到最后都是編譯成機器語言，就是一系列的指令，程序運行時CPU則依次執行每一行的指令，根據運算結果來控制整個計算機的輸入還是輸出。程序運行時，是先從把程序在磁盤上復制到內存，然后根據程序計數器指定的內存地址，把程序的指令從內存上讀到指定寄存器進行運算。
CPU能識別的機器語言，像這種00111110二進制數值，在我們人類看是很難理解的，為了人類能夠方便理解機器語言，就發明了助記符，每個助記符都一一對應機器語言，這種助記符對應機器語言的方式就是匯編，匯編語言是直接反應機器語言的程序運行情況。比如助記符LD A , 207，對應的機器碼是00111110 11001111。LD A , 207的意思是把數值207寫入到A寄存器。LD 是操作碼；A，207是操作數。
下面用高級語言（比如C、PHP、GO）轉換成匯編（低級語言），通過匯編來理解程序的指令在CPU上是怎么運作的：
下面是簡單的C程序：
int add_a_and_b(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
return add_a_and_b(2, 3);
}
通過匯編器轉換成匯編（省略了匯編器生成的段定義和偽指令，這里只是為了理解程序執行過程）：
_add_a_and_b:
push ebp
mov ebp,esp
mov eax,dword ptr [ebp+8] ;[ebp+8]指定棧中儲存的數值2，傳人eax寄存器
add eax,dword ptr [ebp+12] ;[ebp+12]指定棧中儲存的數值3,再跟eax寄存器存儲的值相加，結果存入eax
pop ebp
ret
_main:
push ebp
mov ebp,esp
push 3
push 2
call _add_a_and_b
add esp,8
pop ebp
ret
解釋上面匯編代碼：
dword ptr 表示從指定內存地址讀出4個字節數據；
_main，_add_a_and_b是函數標簽；
操作碼 操作數 說明
push ebp 把ebp寄存器里存儲的內存地址存入棧中（32位CPU，占用4個字節）
mov ebp,esp 把esp寄存器里存儲的內存地址傳到ebp寄存器
push 3 把3放入棧中（占用4個字節）
push 2 把2放入棧中（占用4個字節）
call _add_a_and_b 調用函數
add esp,8 esp寄存器存儲的內存地址值加8（棧存儲數據是從高地址到低地址開始存儲，上面加入了3和2，故加8來清理棧中數據）
pop ebp 讀出棧中的數值存入ebp寄存器
ret 結束main函數，返回調用源
每次調用函數時，都要執行push ebp mov ebp,esp，這兩個指令，是因為函數內可能要用到ebp寄存器，所以先把ebp寄存器原來的數值存入棧中，再把當前存儲在esp上的棧頂地址傳給ebp；函數調用結束后，執行add esp,8 pop ebp來進行占空間清理，再把ebp原來的數值傳入ebp寄存器；
上面的函數調用，函數返回時，程序計數器里存儲的地址又回到函數調用的下一個指令，實現的原因是：在進行函數調用前先把函數調用的下一個指令存儲到棧中，調用完再把棧上的返回目的地址的內存地址（目的地址的內存是指函數調用完，回到下一個指令的地址。）傳入程序計數器存儲。上面的程序內存里棧空間是這樣的：
總結：計算機的運行機制其實很簡單，就是照着程序員寫好的程序（源文件），翻譯成CPU能理解的二進制指令（本地代碼）從上往下逐步的執行。如今的編程從面向過程，到面向對象，這個發展無非是越來越接近人類，從難於理解的機器碼，到用英文對應機器碼的匯編，再發展到面向對象編程，都是為了增加代碼的可讀性，可維護性。