读《大话处理器》

 

处理器（也称CPU）在现实生活中可谓是随处可见，小到我们的手机，MP3，音响，大到冰箱，电视，电脑，空调，都离不开处理器。那么处理器到底是何方神圣，能这么强大？

 

处理器就好比一个人的大脑，为我们思考各种事情，以应对生活中的各种情况。处理器就是一个电子产品的大脑，为一个产品提供“思考”功能，让产品能够处理它所承担的任务。比如音响，它里面的处理器就是处理音频信号。

计算机和其他电子设备是靠着运行一条条的指令来完成任务的，这些指令就是在处理器中运行的。Inter的Ted Hoff做出了世界上第一款处理器4004，由2300个晶体管组成，运行频率108KHz，位宽4bit，他也因此获得1988年的计算机先驱奖。

人脑不仅可以计算，还可以记忆。但是处理器就不行了，它只能用来做计算，记忆的任务就交给了处理器的好兄弟存储器。当CPU做计算时，它会先把存储器里的数据提取到离自己最近的寄存器里面，只是暂存在里面，方便计算时的使用，寄存器是CPU的组成部分，是一种直接整合到CPU中的有限的高速访问速度的存储器，CPU访问寄存器的速度是最快的。那为什么我们不把数据都存储到寄存器中呢，因为寄存器是一种容量有限的存储器，并且非常小。因此只把一些计算机的指令等一些计算机频繁用到的数据存储在其中，来提高计算机的运行速度。

但是如果频繁的从存储器中提取数据的话，速度又会有所限制，为了提高计算机的运算速度呢，又开发了缓存。缓存其实是内存中高速缓存（cache）,它之所以存在，是因为当CPU要频繁访问内存中的一些数据时，如果每次都从内存中去读，花费的时间会更多，因此在寄存器和内存之间有了缓存，把CPU要频繁访问的一些数据存储在缓冲中，这样效率就会更高，但需要注意的是，缓冲的大小也是很小的，不能存放大量的数据，并且缓存中存放的数据会因为CPU的访问而被替代，必须某个数据开始被CPU频繁访问，但后来不再频繁，那这个数据的空间会被其他访问频繁的数据所占据（那些数据会被暂时存储在缓存中是算法问题）。

缓存的大小也间接的决定了计算机的运行速度，所以评价一款CPU的性能除了频率，缓存也是很重要的指标。

说完了处理器和内存，再来说说计算机中同样重要的显卡吧。攒机的朋友都知道显卡对于游戏党的重要性。其实显卡是连接主机和显示器的桥梁，它的基本功能是把主机送来的图像数据处理成显示器认识的格式。在送到显示器形成图像。除了这个功能，现在的显卡主要还有两个功能，一是图像绘制，二是视屏解码。显卡内有一个处理器，叫做GPU(图形处理器)，当CPU要画一个圆的时候，就给GPU发送一个命令，告诉这个圆的大小、位置、颜色等信息，GPU就自动把图画出来。图像绘制这是GPU的强项，CPU就放心的把这方面的任务交给了GPU。

 

关于计算机内部的通信借口，就说一个PCI总线吧。PCI（外部设备互联总线）是Intel提出的一种连接计算机主板和外部设备的总线标准。现在的PCI总线被它的升级版PCI Express取代。在pc中，显卡和网卡都是通过外接板卡接入到PCI-E插槽中，PCI-E是PCI的升级版，速率提高了很多。

CPU执行计算任务时都需要遵从一定的规范，程序在被执行前都需要先翻译为CPU可以理解的语言。这种规范或语言就是指令集（ISA，Instruction Set Architecture）。指令集分为复杂指令集CISC和精简指令集RISC，我们现在还在使用的最有名的CISC就是Intel的x86指令集。RISC阵营包括ARM,MIPS,POWER,DSP,基本上我们现在使用的嵌入式设备都是基于精简指令集的计算机。但是在计算机和服务器方面还是复杂指令集一家独大。

本书后面还有很多关于架构方面和代码优化的内容，关于代码优化方面后面在写，暂时就先记这么多。总结一下，看完这本书还是很有收获的，懂得了很多关于计算机内部的知识，之前就对计算机技术很感兴趣，一直想自己组装个电脑，想自己会修电脑，但是获取知识还是得慢慢努力啊。这些知识很是零碎，得自己慢慢搜集，慢慢积累。