基础知识

        RAM：RAM是随机存取存储器（random access memory），是计算机内部存储器中的一种，也是其中最重要的，计算机和手机中一般把其叫做（运行）内存，它的速度要比硬盘快得多，所以用运行程序在RAM中，而存放运行时不用的数据则在硬盘中，什么时候需要数据，便把数据从硬盘中拿到内存，但同时RAM断电会丢失数据，所以我们电脑如果断电了就会丢失原来正在运行的数据。所以，手机中的RAM和电脑中的RAM的概念是相同的，RAM即内存越大，能同时在内存中执行的程序就越多，性能一般是越好的。

        寄存器：寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。

        计算机CPU执行程序分为三个阶段：取指阶段（FETCH PHASE）、 解码阶段（DECODE PHASE）、 执行阶段（EXECUTE PHASE），内部通过时钟信号控制，依次执行操作系统传给CPU的程序指令。

CPU执行一个ADD的流程示例

指令表

RAM数据初值

ADDRESS	DATA
0	00101110
1	00011111
2	10000100
3	01001101
4	00000000
5	00000000
6	00000000
7	00000000
8	00000000
9	00000000
10	00000000
11	00000000
12	00000000
13	00000000
14	00000011
15	00001110
...

寄存器初值

        寄存器 A： 0000 0000 

        寄存器 B： 0000 0000

        寄存器 C： 0000 0000

        寄存器 D： 0000 0000

        指令寄存器： 0000 0000

        指令地址寄存器： 0000 0000

        下面开始演示两个数的和3+14的结果是如何被程序一步步执行的。

取指阶段

指令地址寄存器的值是0000 0000，表示去RAM的地址0000 0000位置将对应数据复制到指令寄存器中，指令寄存器的值变为：0010 1110

解码阶段

根据指令寄存器的值，查找指令表对应的指令信息。得到该指令的信息

0010：LOAD_A

1110：00000011

执行阶段

通过解码阶段，知道了这条指令对应的是给A寄存器取值，对应RAM的1110地址的值是 0000 0011。更新寄存器 A： 0000 0011

当一条指令完成后，就自动更新指令地址寄存器的地址+1，所以指令地址寄存器的值是0000 0001, CPU靠时钟控制继续从指令地址寄存器。

取指：更新指令寄存器值：00011111

解码： 0001：LOAD_B,   RAM 1111: 00001110

执行：更新寄存器B的值：00001110

更新指令地址寄存器的值：00000010

------------

取指：更新指令寄存器值：10000100

解码： 1000：ADD,   REGISTER 01: 寄存器B, REGISTER 00: 寄存器A

执行：ALU指令ADD指令，即寄存器01值（B） + 寄存器00值（A） =3+14=17, 17写回到 寄存器00(A)中。

更新指令地址寄存器的值：00000011

------------

取指：更新指令寄存器值：01001101

解码： 0100：STORE_A,    RAM 1101

执行：将寄存器A的值写回到RAM 1101地址，更新RAM  1101： 00010001

更新指令地址寄存器的值：00000100，

...

        以上就是CPU执行两个数的相加程序的流程示意。实际中还包括数据传输控制等线路的连接等。总之CPU就是不断完成FETCH，DECODE，EXECUTE来完成我们给它的各种命令。为了提升效率，现在计算机利用了指令流水线等设计，主要就是让CPU的不同部件由串行变成并行执行。或者增加计算机的执行核心个数。