強烈聲明：本文很幹，請自備茶水！
開門見山，咱不說廢話！
你有沒有想過，你寫的程式，是如何在計算機中運作的嗎？比如我們搞Java的，肯定寫過這段代碼
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
Hello World儲存在哪？
首先問你個很簡單的問題，當你寫下這段代碼的時候，你把它儲存在哪了，假如說你說是桌面，就像現在這樣
是的，一個HelloWorld.java檔案就儲存在了桌面上，這個叫做Java源檔案，不過說是儲存在桌面上這個有點模糊，這個桌面又是個啥呢，我們應該想象它儲存在了我們電腦的哪個部分呢？一台計算機包含如下基本五個部分：
- 運算器
- 控制器
- 存儲器
- 輸入裝置
- 輸出裝置
在計算機中啊，儲存資訊主要靠存儲器，而存儲器又分為内部存儲器和外部存儲器，内部存儲器就是記憶體了，而這個外部存儲器主要就是磁盤了，磁盤又分為硬碟和軟碟，而我們電腦中的大部分就都是硬碟了，這裡也分為固态硬碟和傳統機械硬碟。
不管怎麼說吧，磁盤也好記憶體也罷，就是用來存放資料的，那麼我們就知道了我們寫的這個Java源檔案應該就是存放在電腦中的磁盤了。
那麼代碼儲存到硬碟中之後呢？
今天的主角，CPU和記憶體
代碼被儲存到硬碟之後，接下來就要CPU和記憶體登場了，提起精神了，超級幹貨來了。
告訴你個秘密，了解CPU和記憶體是如何在一塊工作的，是每個學程式設計必備的基礎中的基礎，反正就是很重要！
我們在上面提到了硬碟，這裡又說到了CPU和記憶體，那麼我們就來看看這三個家夥
硬碟，記憶體和CPU
先看一張圖
這張圖大緻描述了三者的一個關系，什麼關系嘞，資料讀取的關系，我們之前不是說我們寫的代碼儲存到了硬碟中了嗎，如果要執行這段代碼的話，需要把這段代碼從硬碟中讀取到記憶體中，此時的代碼已經變成了二進制檔案存儲在記憶體中，為了更好的去了解，我們把上面的代碼再進一步改寫下：
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int a = 5;
int b = 3;
sum = a + b;
System.out.println(sum);
}
}
也就是加入了一個基礎的加法運算，此時這段代碼已經變成二進制檔案放到了記憶體中，現在要繼續執行，也就是要執行代碼的加法操作，此時的資料a和b，也就是5和3已經是二進制的形式在記憶體中，現在需要把a和b做加法運算，CPU收到這個指令（将a和b相加），就會去記憶體中将a和b讀取，然後存放到自己的寄存器中，然後由CPU中的運算器去做加法運算，得到的結果依然放到寄存器中。
是不是有點懵？啥是寄存器？運算器呢？别急，我們繼續往下看。
記憶體是個啥？
這個記憶體是啥呢？記憶體條知道吧，我們電腦中的記憶體條，它是屬于内部存儲器，主要就是用來存放資料的，也可以了解為我們這裡說的記憶體，這是實際存在的，我們可以看得見的記憶體條，但是關于資料存儲，怎麼存儲，是不是還有點模糊，那麼我們抽象點來說，這個記憶體其實就是一個個的小格子，就像這樣：
這些小格子就是用來存放資料和指令的，而且每個格子都有自己的編号，這個編号大家也熟悉，就是我們經常說的記憶體位址。
另外你需要知道的是，計算機是隻認識0和1的，是以存放在記憶體中的資料其實都是二進制檔案了。
CPU是個重點
其實關于記憶體，先了解上面那些就足夠了，内容比較多的就是CPU了，想必大家都聽說過CPU就相當于人的大腦一樣，對電腦來說，至關重要，是以啊，CPU的結構是真的複雜，怎麼辦？
一般碰到這樣的，我們就需要有選擇的進行掌握和學習，是以對于CPU，你必須了解的兩個東西，一是寄存器，另外一個就是運算器，為啥，這又是啥？
想要搞明白這個問題，咱們需要先來看看如下這些知識點。
CPU的特點
首先，這家夥是真的複雜，除此之外嘞，你還需要知道對于CPU來說，必須要把資料讀取到寄存器中才能做相應的運算，另外CPU的資料讀寫的速度是真的快，記憶體和硬碟根本沒法比，可能你沒啥概念，舉個例子吧
CPU這家夥執行一條指令大約需要耗時1ns，但是對于記憶體呢？它去硬碟讀取資料至少8ms，在這段時間内，CPU可以執行大約800萬條指令，說這個，主要是為了讓你直覺的感受到CPU是真的快。
就像《碼農翻身》一書中說的那樣：
CPU的運算速度快的喪心病狂，但是它能做的事情簡單的令人發指
啥？為啥做的事情簡單的令人發指呢？
别看CPU那麼牛，那麼複雜，那麼快，它做的事情真的挺無聊的，總結起來，CPU主要就幹如下四件事情：
- 從記憶體中讀取資料，然後放到寄存器中
- 把寄存器中的資料寫入到記憶體
- 進行數學運算和邏輯運算（加減乘除，AND,OR）
- 依據相應的條件進行跳轉，執行其他指令（一條指令跳轉到另外一條指令）
不知道你發現沒，我們似乎一直在提寄存器，這又是什麼玩意？這就要看看CPU的構造了
CPU的重點組成部分
我們上面也說了，CPU的結構真的很複雜，但是我們需要重點關注如下幾個重要組成部分：
- 寄存器
- 運算器
沒錯就是這倆貨，那他們是幹啥的嘞，首先你得知道他們是CPU中的東西，這個寄存器啊，說白了就是存放資料的，是個存儲部件，還記得之前說記憶體就是一個個的小格子嗎？這個寄存器你就可以簡單的想成也是小格子，放資料的。
寄存器
寄存器是存儲部件，容量非常有限，能存儲的資料的大小，現在來說一般有兩種，也就是我們常聽說的32位和64位，32位的寄存器就能存儲4個位元組的資料，64位的寄存器就能存儲8個位元組的資料，另外CPU也分為32位和64位其實就是由其中的寄存器的位數決定的，可想而知，即使是64位的寄存器也幹不了啥大事啊，是以啊，現在的CPU一般都内置了很多的寄存器，依此來完成比較複雜的操作
運算器
另外一個就是運算器了，這個是計算的核心，主要的作用就是用來做加減乘除這些運算的，不過嘞，這裡你需要知道的一點就是，運算器是沒法直接操作記憶體中的資料的，很容易想到，運算器操作的資料是寄存器中存放的資料。
CPU和記憶體的互動
簡單的了解了記憶體和CPU之後，我們就可以來看看程式代碼是如何進一步被執行的，上面提到了，程式代碼被讀取到記憶體中了，現在要執行這段代碼，那就需要CPU出馬了，首先嘞，CPU會去讀取需要進行操作的資料，對了，繼續看這代碼：
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
int a = 5;
int b = 3;
sum = a + b;
System.out.println(sum);
}
}
也就是需要讀取資料a和b，那麼讀取到的資料a和b存放在哪了呢？根據我們上面對CPU簡單的了解可知，資料a和b是被放到了CPU中的寄存器中了，看這個圖
在CPU中有兩個比較重要的元件就是運算器和寄存器，寄存器有很多個，再看記憶體，是一個個的小格子，每個格子有編号，比如說現在資料a和b分别存放在#1和#2上，然後CPU将他們讀取放在寄存器R1和R2上
這個時候就要計算a和b的和了，然後就輪到運算器出馬了，它會拿到寄存器R1和R2，也就是拿到資料a和b，然後做加法運算
那麼計算之後的結果也就是sum，運算器會再次把它放到寄存器，比如R1中，這個時候之前的資料b就會被覆寫，如此一來，CPU和記憶體就一起完成一次加法運算操作。
這裡其實我們把關注點聚焦到了加法運算操作，實際上，程式代碼被裝載近記憶體的時候會産生資料和指令兩部分，資料我們都知道是啥，指令嘞？
其實也好了解，指令就是說明程式該怎麼執行，對于CPU來說就是告訴CPU該做什麼，比如告訴CPU，讀取資料a和b，然後再将他們相加，說白了，CPU是根據指令幹活，指令讓怎麼幹，咱就怎麼幹。
是以，你必須告訴CPU該幹啥，否則，CPU也很懵的呦。
經過上面的簡單介紹，我們再來看看CPU主要做的四件事情：
- 從記憶體中讀取資料，然後放到寄存器中
- 把寄存器中的資料寫入到記憶體
- 進行數學運算和邏輯運算（加減乘除，AND,OR）
- 依據相應的條件進行跳轉，執行其他指令（一條指令跳轉到另外一條指令）
怎麼樣，是不是更加清晰明了！
總結一哈
這麼一看，也沒啥難的嗎？總的來說啊，就是我們寫的程式是放在硬碟中的，在運作的時候才會被調入到記憶體中，也就是說記憶體中的資料是從硬碟來的，而CPU中寄存器的資料又是從記憶體中裝載進來的，然後CPU會根據相應的指令去操作寄存器中的資料，比如加減乘除什麼的，以此來完成一個程式在計算機中的運作。
一句話總結：
本身程式是在硬碟上，需要把程式加載進記憶體，然後由CPU去執行
原創丨ithuangqing
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