CPU如何工作的？

CPU这么小小一个指甲盖大小的东西，为什么能够处理亿万级的数据，能够在极短的时间内完成各种运算操作？为什么机器人AlphaGo能够战胜人类？它们是如果工作的？

让我们来一步步揭开这一神秘的面纱，来看看CPU到底是如何运作的，看看它是不是它真的比人的大脑更聪明。

首先说说CPU的运作，这一定会想到平时我们使用电脑手机这些，都是把他们当成工具来使用，如果我们不使用它们，那它们就发挥不了任何作用，毕竟我们人才是使用它的主人。

那么这个时候就应该想到一个问题，CPU好像并不知道自己应该干什么，它的每一个动作行为都是我们告诉它，它才会去做。也就是说，我们需要给CPU下达一些特定的指令或者说是命令，CPU根据这些特定的命令才会去完成它的任务。

那么我们直接和它下达的命令，可能它自己根本听不懂，就好像两个国家的人，语言不通，那么这个时候就需要有个翻译人员，来将我的话翻译成CPU能够听懂的。

这也就是所谓的机器语言，那么什么是机器语言呢？大家已经都知道二进制，也就是010101这种数字，在计算机的世界里只有0和1这两个数，而为什么是这两个数，而不是56789这种数？

这就是计算机世界巧妙的地方了，这会在后面的讲解中慢慢体会到。我们先来说一下这个只有01，怎么存储数据，就比如我们现在玩的那些游戏，看的那些电视剧，只考01，这怎么能够做到，就纯靠0101拼出一个画面吗？

其实计算机内部也会有相应的翻译器，就比如我现在设计一个计算机，是个8位的计算机，也就是一次能够处理读取8位数据。也就是8个01的组合，现在我规定前面两个数指定了这个指令的行为。

这个怎么理解？就比如现在我写了8个数:00101001，在这个数里面，咱们暂时只看前面两个数，也就是00，前面这两个数是有它自己的含义的。只是你不知道这是什么意思，当然计算机也不知道，但是这是我设计的计算机，我在计算机内部放了一个表，计算机会对着这个数据去找00对应的是什么意思。我规定00代表加法，01代表减法，10代表除法，11代表乘法。

计算机知道了这个是什么意思之后，它就会继续执行下面的操作，刚刚说到8位数，现在只知道2位是什么意思，那么剩下的六位是什么呢？

计算机知道00是要做加法运算之后，还需要做的事情当然就是给它两个参加运算的数值，计算机只知道需要执行一个加法，不知道什么加什么，那永远都不会有一个结果给我们。

所以这个时候后面6位数就起到它们的作用了，它们就是代表着需要参加运算的数值的地址。这个应该怎么理解呢？

这个就好像每个人家，你住的什么地方都会有门牌号，就比方xx小区2号楼307室。而代码的后6位就是这个作用，00101001中的101001就是代表着门牌号，现在101001这个地方住着的是数字9，这个时候CPU就会带着数字9去找加法，一条代码它只带了一个数值，这个看起来很鸡肋。

但是这也是不得已的办法，因为6位的地址码它就决定了我们的内存能有多大，也就是2的6次方，也就是说我们的内存只能存放2的6次方也就64byte数据。如果在这个时候再加入一个操作数，比如现在规定00101001，其中00是加法知道了，这个时候因为要一次放入两个数值，也就是把101和001分别看做门牌号，这样是很好，假设101号住的是3，001号住的6，一次就把6+9计算出来了。

但是问题也来了，因为多了一个数值，本来是6位的地址码，现在变成3位地址码了，也就是内存变成了2的3次方就是8，就是说现在内存里只能放八个数据，本来64个数现在只能放8个，这就是不好的地方。

当然也可以单独把一条指令全当成地址码，这样就可以有2的8次方就是256，内存中可以存放256个byte数据。而这个内存影响到什么呢？

在x86平台中，前十几年的处理器都是32位，win7也是32位系统，这里32位影响的就是内存大小，上线大小就是2的32次方就是4294967296byte，换算成GB就是4GB，最大寻址范围就是4GB，所以那时候内存条最大只能到4GB，这是物理限制。