操作系统内功篇:硬件结构之CPU是如何运行的？

本文分5个小结，分别是图灵机工作方式，冯诺依曼结构，总线线路位宽和CPU位宽，程序执行的基本过程， a=1+2的具体执行过程。

一 图灵机的工作方式

图灵机由纸带，读写头组成。读写头上有一些部件例:存储单元，控制单元，运算单元。

存储单元用来存储存放数据，存储单元也叫图灵机的状态。控制单元用来判断字符是数据还是指令,运算单元用来数据的运算。

纸带就好比内存，由一个个连续的小格子组成了纸带，就好比多个存储单元构成了内存。每个小格子都可以写入字符。字符就是数据。

举个例子：计算1+2，图灵机怎么做处理？

1)读写头将[1，2，+]三个字符写入到三个纸带的小格子上。读写头处在1的位置。

2)读写头将1写入到存储单元(图灵机的状态)，右移读写头，将2也写入到存储单元。再次右移，发现是+运算符，读写头将运算符加入到控制单元，控制单元发现是个运算符便会通知运算单元做运算。

3)将运算结果返回给控制单元，控制单元再把结果传给读写头，读写头右移将结果写入格子中。

二 冯诺依曼结构

采用冯诺依曼结构是因为:用较少的钱可以做出速度不错的计算机。

冯诺依曼和其他科学家规定了沿用图灵机的设计并将二进制进行计算和存储。并将计算机基本结构定义为5个部分，中央处理器(CPU),内存,输入输出设备,总线。

2.1 内存

内存: 启动的程序和数据都存在内存中，内存的存储单位是字节。每个存储单元里面存储的就是一串二进制数字。