CPU的结构和功能
分为运算器和控制器。 运算器负责数据的加工，即对数据的算术运算和逻辑运算； 控制器是整个系统的指挥中枢，它能有效地控制整个计算机系统，包括命令控制、操作控制、时间控制、中断管理等
CPU如何进行数据传输
CPU可以通过以下三种方式传输数据：
CPU内部单总线方式： CPU内部的3总线方式，所有输入输出都连接在一条路径上。 有数据总线、控制总线、地址总线专用的数据路径方式。 根据数据和地址的流向配置连接线，不使用共享总线就可以进行数据的收发。 例如，CPU已经获取命令并将其放入MDR中，通过总线将MDR的命令读入IR中
寄存器间的数据传输、主存储器与CPU间的数据传输、寄存器与寄存器间的数据传输都是桥接总线的
CPU如何执行指令
CPU执行指令的1个周期主要由指周期、指周期、执行周期、中断周期4部分组成
指周期是指将PC的内容从主存储器中取出并保管在IR中，数据流为
PCBusMAR
1R
mem(mar )MDR
MDRBusIR
交叉寻址循环是指取操作数的有效地址，只有在使用间接寻址时才需要此操作。 一个内部地址周期将命令中地址码发送到MAR并传送到总线，CU发出读出命令，从存储器的对应地址读出该地址并返回到MDR
执行周期是指基于IR中的命令，通过ALU操作生成执行结果，执行周期的内容因命令而异
中断周期是处理中断请求，假设程序断点存储在堆栈中时，CU通过MAR、总线向主存储器修改堆栈指针，通过控制总线发出写入命令。
CPU怎么控制指令执行
控制器基于命令操作码和定时信号来生成各种操作控制信号，以正确地建立数据路径，从而完成对命令的获取和执行的控制。 主要功能如下。
从主存储器中取出命令，指示以下命令在主存储器中的位置： 产生适当的操作控制信号以解码或测试所述命令并启动特定操作。 控制CPU、主存储器和输入/输出设备之间的数据流方向。
控制器可分为硬连线控制器和微程序控制器两种，两种控制器中PC和IR相同，区别在于操作控制器部分。 硬布线控制器
通过布线方式实现不同控制信号的输入并得到相应的输出结果，控制器速度依赖于电路延迟，速度快，但设计完成并不难修改微程序控制器
将每个机器指令编写为一个微程序。 每个微程序包含多个微指令，每个微指令对应一个或多个微操作指令的动作过程。
采取微指令执行公共操作。 具体来说，机器开始运转时，自动向CMAR发送点击微程序的入口地址，从CM读取对应的微指令并发送到CMDR。 定点微程序的入口地址通常是CM的第0个单元，定点微程序运行后，从主存储器中取出的机器指令已经存储在指令寄存器中。 机器命令操作码字段通过微地址形成单元生成与该机器命令对应的微程序的入口地址，并发送到CMAR。 从广告中一个一个地取出对应的微指令并执行。 运行与一条机器命令对应的一个微程序后，再次返回指纹程序的入口地址，进入步骤1，完成下一条机器命令的通用操作。 以上是机器命令的执行过程，如此反复，直到整个程序被执行为止
这里CU是控制单元
概念解释：
微程序指令微指令微操作
指令的功能是通过微程序实现的；
微指令包含操作控制字段(微操作代码)、序列控制字段(微地址代码) )存储接下来要执行微指令地址；
微指令是控制部向致动器发出各种控制指令，是构成控制序列的最小单位
微操作是计算机最基本的不可再分解的操作
指令执行顺序的优化
一个指令的执行过程可以分解为多个阶段，如果一个指令一个指令按顺序执行，必然效率不高。 因此引入了命令流水线。 流水CPU是一种非常经济实用的时间并行技术
以如图所示的流水线形式工作会大大提高工作效率，所以如果第二个指令需要资源，是否正在使用第一个指令呢？ 还是第二条指令所需的数据应该是第一条输出的数据？ 资源冲突(在同一时刻争夺同一资源解决方案)下一条指令暂停)设置不同的存储数据冲突)下一条指令使用上一条结果解决方案)下一条指令暂停，插入硬件块和软件)优化数据旁路技术调用、返回时的冲突解决方案分支预测预测迁移成功和失败的指令此时如果还是觉得速度不够快效率不够高呢？还有新的技术
超标管道技术：同一阶段并行执行多条指令； 需要配置多个功能部件和指令译码电路的超级流水线技术：按周期划分阶段，在一个周期内每个部件多次使用； 对cache容量要求更大、需要执行的指令长度更长的超长指令字：将多条可并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的超长指令字； 是需要采用多个处理部件，还是需要在空间上改变时间，后续CPU的多核并行处理也同样是为了提高CPU的生产率，也是当前速度优化的主流趋势