CPU 执行程序的秘密，藏在了这 15 张图里( 二 ) 作者|小林coding来源|小林coding（ID：

最后，运算单元将结果返回给控制单元，控制单元将结果传输给读写头，读写头向右移动，把结果 3 写入到纸带的格子中；

文章插图
通过上面的图灵机计算 1 + 2 的过程，可以发现图灵机主要功能就是读取纸带格子中的内容，然后交给控制单元识别字符是数字还是运算符指令，如果是数字则存入到图灵机状态中，如果是运算符，则通知运算符单元读取状态中的数值进行计算，计算结果最终返回给读写头，读写头把结果写入到纸带的格子中。
事实上，图灵机这个看起来很简单的工作方式，和我们今天的计算机是基本一样的。接下来，我们一同再看看当今计算机的组成以及工作方式。

文章插图
冯诺依曼模型在 1945 年冯诺依曼和其他计算机科学家们提出了计算机具体实现的报告，其遵循了图灵机的设计，而且还提出用电子元件构造计算机，并约定了用二进制进行计算和存储，还定义计算机基本结构为 5 个部分，分别是中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备、总线。

文章插图
这 5 个部分也被称为冯诺依曼模型，接下来看看这 5 个部分的具体作用。
内存我们的程序和数据都是存储在内存，存储的区域是线性的。
数据存储的单位是一个二进制位（bit），即 0 或 1 。最小的存储单位是字节（byte）， 1 字节等于 8 位。
内存的地址是从 0 开始编号的，然后自增排列，最后一个地址为内存总字节数 - 1 ，这种结构好似我们程序里的数组，所以内存的读写任何一个数据的速度都是一样的。
中央处理器中央处理器也就是我们常说的 CPU ， 32 位和 64 位 CPU 最主要区别在于一次能计算多少字节数据：

32 位 CPU 一次可以计算 4 个字节；
64 位 CPU 一次可以计算 8 个字节；

这里的 32 位和 64 位，通常称为 CPU 的位宽。
之所以 CPU 要这样设计，是为了能计算更大的数值，如果是 8 位的 CPU ，那么一次只能计算 1 个字节 0~255 范围内的数值，这样就无法一次完成计算 10000 * 500，于是为了能一次计算大数的运算， CPU 需要支持多个 byte 一起计算，所以 CPU 位宽越大，可以计算的数值就越大，比如说 32 位 CPU 能计算的最大整数是 4294967295 。
CPU 内部还有一些组件，常见的有寄存器、控制单元和逻辑运算单元等。其中，控制单元负责控制 CPU 工作，逻辑运算单元负责计算，而寄存器可以分为多种类，每种寄存器的功能又不尽相同。
CPU 中的寄存器主要作用是存储计算时的数据，你可能好奇为什么有了内存还需要寄存器？原因很简单，因为内存离 CPU 太远了，而寄存器就在 CPU 里，还紧挨着控制单元和逻辑运算单元，自然计算时速度会很快。
常见的寄存器种类：