一、CPU的组成部分
1.1、计算机五大部件
说起计算机五大件，笔者想起在大学的时候，老师问我们计算机硬件的五大部件有什么，然后听到有同学回答说鼠标，键盘，显示器什么的，把老师逗乐了，说我们计算机系的还这么小白。其实也正常，谁不是从小白慢慢成为技术大牛呢...
言归正传，计算机硬件的五大件分为：输入设备，输出设备，运算器，控制器，储存器。输入，输出设备主要就是鼠标，键盘，显示器还有打印机等等。储存器主要分为内存和磁盘，内存是储存程序运行时的指令和数据。本章主要围绕着控制器和运算器来讲，因为它们都是CPU的组成部分。
按实际硬件分，CPU内部是由寄存器，控制器，运算器，时钟四个部分组成：
寄存器：暂存指令和数据，可以看作是一级内存；
控制器：负责把内存上的指令，数据读入寄存器；
运算器：负责运算从内存读入寄存器的数据；
时钟：负责发出CPU开始计时的时钟信号；
一个CPU可以有多个寄存器。
1.2、寄存器的分类和功能
x86系列32位CPU的寄存器主要分为累加寄存器，标志寄存器，程序计数器，基址寄存器，栈指针寄存器，通用寄存器等；累加寄存器，标志寄存器，程序计数器都只有一个，其他寄存器一般有多个。32位CPU是指寄存器可以存储4个字节。
累加寄存器(eax)（这个是运算器）：存储执行运算的数据和运算后的数据；
标志寄存器：存储运算处理后的CPU的状态；
程序计数器(epc)（这个是控制器）的作用是存储下一条指令所在的内存地址；比如程序需要实现123和456相加，并输出结果到显示器。程序开始运行时，程序计数器储存程序初始的内存地址比如是0100，CPU每执行一个指令，程序计数器存储的内存地址就会加1（程序流程分为顺序执行，跳转，循环），这里只拿顺序执行,如下图：
基址寄存器(ebp)：存储数据存储领域基点的内存地址；
栈指针寄存器(esp)：存储栈中最高位数据的内存地址;
通用寄存器：存储任意数据；
二、程序在CPU的执行过程
程序是指令和数据的集合，不管是C、PHP、GO等其他语言写的程序，到最后都是编译成机器语言，就是一系列的指令，程序运行时CPU则依次执行每一行的指令，根据运算结果来控制整个计算机的输入还是输出。程序运行时，是先从把程序在磁盘上复制到内存，然后根据程序计数器指定的内存地址，把程序的指令从内存上读到指定寄存器进行运算。
CPU能识别的机器语言，像这种00111110二进制数值，在我们人类看是很难理解的，为了人类能够方便理解机器语言，就发明了助记符，每个助记符都一一对应机器语言，这种助记符对应机器语言的方式就是汇编，汇编语言是直接反应机器语言的程序运行情况。比如助记符LD A , 207，对应的机器码是00111110 11001111。LD A , 207的意思是把数值207写入到A寄存器。LD 是操作码；A，207是操作数。
下面用高级语言（比如C、PHP、GO）转换成汇编（低级语言），通过汇编来理解程序的指令在CPU上是怎么运作的：
下面是简单的C程序：
int add_a_and_b(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
return add_a_and_b(2, 3);
}
通过汇编器转换成汇编（省略了汇编器生成的段定义和伪指令，这里只是为了理解程序执行过程）：
_add_a_and_b:
push ebp
mov ebp,esp
mov eax,dword ptr [ebp+8] ;[ebp+8]指定栈中储存的数值2，传人eax寄存器
add eax,dword ptr [ebp+12] ;[ebp+12]指定栈中储存的数值3,再跟eax寄存器存储的值相加，结果存入eax
pop ebp
ret
_main:
push ebp
mov ebp,esp
push 3
push 2
call _add_a_and_b
add esp,8
pop ebp
ret
解释上面汇编代码：
dword ptr 表示从指定内存地址读出4个字节数据；
_main，_add_a_and_b是函数标签；
操作码 操作数 说明
push ebp 把ebp寄存器里存储的内存地址存入栈中（32位CPU，占用4个字节）
mov ebp,esp 把esp寄存器里存储的内存地址传到ebp寄存器
push 3 把3放入栈中（占用4个字节）
push 2 把2放入栈中（占用4个字节）
call _add_a_and_b 调用函数
add esp,8 esp寄存器存储的内存地址值加8（栈存储数据是从高地址到低地址开始存储，上面加入了3和2，故加8来清理栈中数据）
pop ebp 读出栈中的数值存入ebp寄存器
ret 结束main函数，返回调用源
每次调用函数时，都要执行push ebp mov ebp,esp，这两个指令，是因为函数内可能要用到ebp寄存器，所以先把ebp寄存器原来的数值存入栈中，再把当前存储在esp上的栈顶地址传给ebp；函数调用结束后，执行add esp,8 pop ebp来进行占空间清理，再把ebp原来的数值传入ebp寄存器；
上面的函数调用，函数返回时，程序计数器里存储的地址又回到函数调用的下一个指令，实现的原因是：在进行函数调用前先把函数调用的下一个指令存储到栈中，调用完再把栈上的返回目的地址的内存地址（目的地址的内存是指函数调用完，回到下一个指令的地址。）传入程序计数器存储。上面的程序内存里栈空间是这样的：
总结：计算机的运行机制其实很简单，就是照着程序员写好的程序（源文件），翻译成CPU能理解的二进制指令（本地代码）从上往下逐步的执行。如今的编程从面向过程，到面向对象，这个发展无非是越来越接近人类，从难于理解的机器码，到用英文对应机器码的汇编，再发展到面向对象编程，都是为了增加代码的可读性，可维护性。