程序是如何运行的

对于CPU来说,内存是一个存放指令和数据的地方,并不能在内存中完成计算功能,例如要计算 a = b + c,必须将 a、b、c 都读取到CPU内部才能进行加法运算。为了解具体的过程,我们不妨先来看一下程序从硬盘到CPU的过程示意图。
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运算单元:是CPU的大脑,负责加减乘除、比较、位移等运算工作,每种运算都有对应的电路支持,速度很快。

寄存器(Register):是CPU内部非常小、非常快速的存储部件,它的容量很有限,对于32位的CPU,每个寄存器一般能存储32位(4个字节)的数据,对于64位的CPU,每个寄存器一般能存储64位(8个字节)的数据。嵌入式系统功能单一,寄存器数量较少。

寄存器在程序的执行过程中至关重要,不可或缺,它们可以用来完成数学运算、控制循环次数、控制程序的执行流程、标记CPU运行状态等。

那么,在CPU内部为什么又要设置缓存呢?虽然内存的读取速度已经很快了,但是和CPU比起来,还是有很大差距的,不是一个数量级的,如果每次都从内存中读取数据,会严重拖慢CPU的运行速度,CPU经常处于等待状态,无事可做。在CPU内部设置一个缓存,可以将使用频繁的数据暂时读取到缓存,需要同一地址上的数据时,就不用大老远地再去访问内存,直接从缓存中读取即可。

内存是为了解决硬盘速度慢,CPU中的缓存是为了解决内存速度慢

缓存的容量是有限的,CPU只能从缓存中读取到部分数据,对于使用不是很频繁的数据,会绕过缓存,直接到内存中读取。所以不是每次都能从缓存中得到数据,这就是缓存的命中率,能够从缓存中读取就命中,否则就没命中。

这里说明了CPU的简单构造,重点是让大家认识程序在运行中整个加载与执行过程。
作者:没我找不到电子书
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来源:简书
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