CPU作為計算機系統(tǒng)的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的終執(zhí)行單元。CPU 自產(chǎn)生以來，在邏輯結(jié)構(gòu)、運行效率以及功能外延上取得了巨大發(fā)展。CPU是計算機的大腦。

程序的運行過程，實際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執(zhí)行過程。當程序要執(zhí)行的部分被裝載到內(nèi)存后，CPU要從內(nèi)存中取出指令，然后指令解了碼(以便知道類型和操作數(shù)，簡單的理解為CPU要知道這是什么指令)，然后執(zhí)行該指令。再然后取下一個指令、解了碼、執(zhí)行，以此類推直到程序退出。

CPU有強大的算術(shù)運算單 元，可以在很少的時鐘周期內(nèi)完成算術(shù)計算。同時，有很大的緩存可以保存很多數(shù)據(jù)在里面。此外，還有復雜的邏輯控制單元，當程序有多個分支的時候， 通過提供分支預測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設(shè)計，有很多的算術(shù)運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行，如果他們需要訪問同一個數(shù)據(jù)，緩存會合并這些訪問，自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時，但是因為其算術(shù)運算單元的數(shù)量龐大，因此能夠達到一個非常大的吞吐量的效果。

用戶態(tài)CPU想要執(zhí)行特權(quán)操作，需要發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用來請求內(nèi)核幫忙完成對應的操作。其實是在發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用后，CPU會執(zhí)行trap指令陷入(trap)到內(nèi)核。當特權(quán)操作完成后，需要執(zhí)行一個指令讓CPU返回到用戶態(tài)。除了系統(tǒng)調(diào)用會陷入內(nèi)核，更多的是硬件會引起trap行為陷入內(nèi)核，使得CPU控制權(quán)可以回到操作系統(tǒng)，以便操作系統(tǒng)去決定如何處理硬件異常。

關(guān)于CPU的基本組成

1、CPU是用來運算的(加法運算 、乘法運算*、邏輯運算and not or等)，例如c=a b。

2、運算操作涉及到數(shù)據(jù)輸入(input)、處理、數(shù)據(jù)輸出(output)，a和b是輸入數(shù)據(jù)，加法運算是處理，c是輸出數(shù)據(jù)。

3、CPU需要使用一個叫做存儲器(也就是各種寄存器)的東西保存輸入和輸出數(shù)據(jù)。

4、CPU還要將一些常用的基本運算工具(如加法器)放進CPU，這部分負責運算，稱為算術(shù)邏輯單元(ALU)。

5、CPU中還有一個控制器(CU)，負責將存儲器中的數(shù)據(jù)送到ALU中去做運算，并將運算后的結(jié)果存回到存儲器中?？刂破鬟€包含了一些控制信號。