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写在前面
CPU工作原理简单概述
先来回顾一下现代计算机的组成图，如下：
CPU是整个计算机的核心，控制着整个计算机的运作。CPU通过三类系统总线与外部设备相连，这三类系统总线分别为控制总线、地址总线和数据总线。
控制总线
控制总线主要用来传送控制信号和时序信号。CPU就是利用控制总线来控制外部器件的。控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力。
数据总线
数据总线是CPU与内存或其他器件之间的数据传送的通道。数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。计算机字长是由数据总线宽度决定的。
地址总线
CPU利用地址总线来传送地址信息。地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力。例如，CPU通过地址总线发送一个地址来读取内存，内存控制器收到后取出那个地址处的值通过数据总线传送给CPU处理。
进一步，从第一张图片可以得出，CPU内部从逻辑上可以分成三个模块，分别为控制单元、运算单元以及存储单元。
控制单元（Control Unit）
控制单元是CPU的指挥中心，它控制着CPU内部任何时刻在发生着什么。它的工作流程可以简述如下：
运算单元（Arithmetic Unit）
运算单元包括算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic andLogic Unit）和浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）。在控制单元的控制下，可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。
存储单元（Storage Unit）
CPU内部的存储单元其实指的是寄存器组和片内缓存，是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据。寄存器一般可以分为专用寄存器和通用寄存器。
CPU的整体工作流程总结如下：
CPU在时钟脉冲的推动下，根据当前指令指针（instruction pointer）的值从内存或者高速缓冲存储器中检索指令码（instruction code）存入指令寄存器（instruction register）中。接着指令解码器（instruction decoder）将指令码分解成一系列微操作。如果指令执行过程中需要内存数据，则通过地址总线发送地址信息来获取数据。然后发出各种控制命令，命令运算单元对数据进行加工处理，最后暂存处理的结果，从而完成一条指令的执行。
参考链接：
《CPU的内部架构和工作原理》
《处理器是如何工作的》
《计算机是如何执行程序的》
《CPU的工作过程》（intel官网）
CPU的位数跟什么有关？
大致了解CPU是如何工作的之后，我们来了解下关于CPU的几个相关概念吧！
可能经常听到别人说CPU的位数，那么CPU的位数到底是由什么决定的呢？还有操作系统的位数，甚至有听到编译器的位数，它们都是由什么决定的呢，彼此之间有什么联系吗？
首先来搞清楚CPU的位数跟什么有关！
先给出结论：CPU的位数一般是以min{ALU可以处理数据的位数， 通用寄存器的位数， ?数据总线的宽度}来决定的。也就是说CPU的位数由ALU、通用寄存器、数据总线三者之中最少的位宽决定的。当然了，一般CPU中这三者都是相等的。
需要强调的一点是，其实CPU的位数与CPU可寻址范围是没有关系的！ 例如古老的8086 CPU是16位CPU，因为寄存器都是16位的，但是它的地址总线却有20根，也就是可寻址范围为1M。因此为了可以访问所有的物理内存，8086引入了段寄存器，搞出了奇怪的段寄存器：偏移地址的寻址方式。还比如，同样是AMD64 CPU，现实中可能根据机器的不同而地址总线的大小也是彼此不同的。例如，普通的笔记本，可能地址总线只有36位，PC机有48位，而服务器却有64位，这些都说明了CPU的寻址能力与CPU自身的位数是无关的！
不过，CPU展现给程序员的虚拟地址空间大小和CPU寻址大小有什么关系吗？ 我估计应该是没有什么关系的，具体的还要学习了！
参考链接：
《不要再被误导了，64位X86 CPU是没有64位寻址能力的！》
《32位系统最大只能支持4GB内存之由来》
《关于CPU位数和操作系统位数》
参考链接：
《寻访x86处理器“实模式”和“保护模式”的前世今生》
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