CPU歷來都是一個高大上的話題，普通吃瓜群眾除了CPU越貴越好之外，可能就一無所知了。曾經(jīng)小編對于CPU也是一頭霧水，后來請教了很多大神，又查閱了很多資料，才粗略地搞明白了一點。在此，小編就按照自己的理解，盡量用最通俗的語言去撕開CPU神秘的面紗，讓更多人能夠明白CPU。
CPU的中文翻譯叫中央處理器，好吧，這其實只是一句廢話，不過為了這個牛逼的翻譯，我們也給它一個牛逼的比喻，那我們就把CPU比喻成一個國家的中央機構(gòu)，接下來我們一一對應打比喻講解。
影響CPU性能的主要因素可以分為兩大塊：主頻和架構(gòu)。這里看不懂不要緊，接下來聽小編為你一一解釋就懂了。
CPU性能
主頻我們可以理解為中央部門的工作能力，架構(gòu)可以理解為國家的管理制度，主要用于協(xié)調(diào)中央機構(gòu)各部門之間的工作。所以整個中央機構(gòu)的工作效率（CPU性能）主要就是受到這兩個方面的影響。工作能力越高各部門之間協(xié)調(diào)越好，整體工作效率自然就越高。反之，任何一方面不夠好，都會對整體工作效率造成明顯的影響。
我們知道市面上最大的PC處理器主要由兩大品牌Intel和AMD壟斷，而大部分時間里，Intel都是壓著AMD打的，原因就是因為AMD的架構(gòu)不行，雖然主頻對比Intel不落下風甚至稍微領(lǐng)先，但是整體性能卻被Intel徹底壓制了。這就是因為AMD的中央機構(gòu)各部門協(xié)調(diào)能力比Intel差多了，所以即使工作能力差不多，但協(xié)調(diào)不好，所以整體工作性能就比不過了。
AMD和Intel
說完了性能接下來我們就來說說CPU的結(jié)構(gòu)和工作原理。
CPU的結(jié)構(gòu)主要由運算器、控制器、寄存器三大塊組成。
①運算器就是中央機構(gòu)里負責執(zhí)行任務(wù)的部門，也就是專門干活的；而控制器就是中央機構(gòu)的領(lǐng)導小組，針對不同需要，給運算器下達不同的命令；寄存器可以理解為控制器和運算器之間的聯(lián)絡(luò)小組，主要工作就是協(xié)調(diào)控制器和運算器。
運算器這個干活的部門，平日里整個中央機構(gòu)要干點啥事就找這個部門。例如東邊洪災了，你去賑災吧；西邊發(fā)現(xiàn)金礦了，你去主導挖礦吧；北邊下大雪了，你去送溫暖吧；南邊下暴雨了，你去疏導洪流吧……
②而控制器這個部門比較牛逼，他們是不用干活的，主要就是對國家（整部計算機）發(fā)生的各種情況，做出應對，然后讓運算器去把活干好。在這里，我們會發(fā)現(xiàn)一個大問題：如果這個部門閑的蛋疼，亂下命令怎么辦？這也好辦，我們就制定出一套行為規(guī)范來限制他們，不讓他們亂搞。而這套行為規(guī)范就是CPU的指令集。
指令集就是CPU的行為規(guī)范，所有的命令都必須嚴格按照這部行為規(guī)范來執(zhí)行。在這里說明一下不同類型的CPU指令集也不一樣，其中最常見的就是X86架構(gòu)下的復雜指令集和ARM架構(gòu)下的簡單指令集。X86就是我們平常電腦CPU的架構(gòu)，ARM就是手機CPU的架構(gòu)。
由于電腦CPU這個中央機構(gòu)所在的國家（電腦）面積大、人口多、國情復雜，啥事都會發(fā)生，所以規(guī)章制度就需要特別完善，考慮到方方面面的情況要怎么應對。而手機CPU這個中央機構(gòu)國家小、人口少、面積窄，所以規(guī)章制度簡單一點就可以了。這就是復雜指令集和簡單指令集的區(qū)別。
③寄存器這個部門稍微復雜一點，因為它雖然沒有運算器和控制器那么重要，但是它P事多，控制器平時總喜歡讓寄存器去給運算器傳達個命令。而運算器有時候也會擔心數(shù)據(jù)太多一時處理不過來，就讓寄存器幫它先記著，有時候工作需要紙筆、螺絲刀之類的小工具，也讓寄存器幫它拿著。
CPU讀取數(shù)據(jù)速度
了解完寄存器的功能后，又發(fā)現(xiàn)了一個問題，如果控制部門下達的命令太多，而運算部門又沒那么快可以做完，又或者運算器讓它記住的東西或者臨時拿著的東西太多，寄存器部門太小，人太少，忙不過來怎么辦？好辦，擴招人員吧，可是這個部門的人員都是編制內(nèi)的，沒有在編名額了怎么辦？也好辦，那就招些編外人員吧，也就是我們常說的臨時工。
招了臨時工，總要給他個名號吧，那就再成立一個部門，叫高速緩存。為了體現(xiàn)親疏有別，這個部門把臨時工分為三個等級，分別是一級高速緩存、二級高速緩存、三級高速緩存。反正也是臨時工，名號就這么隨便叫吧。
在CPU這個中央機構(gòu)可跟新聞上說的事給臨時工做、鍋給臨時工背不同，在這里高速緩存這個臨時工部門是作為寄存器替補而存在的，也是說，必須在寄存器完成不了工作量時，才能交給高速緩存來做。一開始交給一級高速緩存來做，一級也做不完再給二級，二級還做不完就給三級。這里又有一個問題出現(xiàn)了，那就是如果三級也做不完怎么辦？
這完全沒問題，交給中央機構(gòu)的一個下屬部門去辦，這個部門就是內(nèi)存。但是因為內(nèi)存畢竟不屬于中央機構(gòu)，工作能力沒有中央機構(gòu)人員那么強，效率也沒有那么高。
所以控制部門要下達命令或者運算部門要做事時，首先想到的就是寄存器，寄存器忙不過來了就找高速緩存幫忙，高速緩存也忙不過來就找內(nèi)存幫忙。那么，內(nèi)存也傳達不過來呢？內(nèi)存?zhèn)鬟_不過來那就沒辦法了，只能讓電腦卡著吧，等運算部門先把上一件事處理好再說。所以，買電腦，不能光看CPU牛不牛，內(nèi)存容量也要跟上。
還有一個容易被大家忽略的問題，在這里也說一下吧，那就是晶體管。晶體管是構(gòu)成CPU最基礎(chǔ)的原件，可以理解為整個中央機構(gòu)的工作人員。隨著科技的進步，CPU生產(chǎn)工藝越來越精細，目前手機端CPU（ARM架構(gòu)）制程已經(jīng)提升到7nm，電腦端也達到了14nm。
制程的提升，我們可以理解為，縮減每個辦公人員的辦公面積，以前科技不發(fā)達每個辦公人員必須配一個獨立辦公室，才能有效完成工作，現(xiàn)在技術(shù)進步了，每個辦公人員只需要一張辦公桌就能完成工作了。所以同樣的一棟大樓，可以容納的辦公人員（晶體管）就多了，工作能力就上升了。
以前一個CPU由于制程落后，只能容納幾千萬或者幾億個晶體管，現(xiàn)在制程進步了，一個同樣體積的CPU可以容納幾十億個晶體管，性能自然就提升了。
那么，為什么晶體管數(shù)量增加了，CPU的能耗卻沒有增加呢？我們可以這么理解，每個工作人員都需要吃飽了才有力氣干活，以前的工作人員需要吃九菜一湯才夠力氣，現(xiàn)在改為營養(yǎng)配餐了，每個工作人員只需要吃一片營養(yǎng)藥丸就可以工作了，所以工作人員雖然增加了，但是整體伙食成本（耗電量）并沒有增加。
最后，我們說一下CPU的核心和進程又是什么呢？我們可以這么理解，在單核時代，每個CPU只有一個核心，也就是只有一個中央機構(gòu)，但是國家那么大，事那么多，中央機構(gòu)每天加班25個小時都忙不完了。那就沒辦法了，擴充中央機構(gòu)吧。于是乎雙核、四核、多核CPU就出來了。每一個核心都是一個獨立的中央機構(gòu)，都具有相同的工作能力。
這么多個中央機構(gòu)成立了，那聽誰的，有事情交給哪個中央機構(gòu)去做，要知道它們的權(quán)利和功能都是一樣的啊。這時候就要改變CPU架構(gòu)了，也就是國家的管理制度了。以前國家只有一個中央機構(gòu)，啥事都交給它去做準沒錯，現(xiàn)在突然變成好幾個中央機構(gòu)了，怎么辦？
這個時候就需要為每個核心安排去負責不同的事務(wù)了，這套中央機構(gòu)專門負責農(nóng)業(yè)，那套負責工業(yè)，剩下的負責稅收、財政等等之類的。
那什么是進程呢，進程其實可以理解為一個中央機構(gòu)里面的人員組成。有時候事太多了，光這幾個中央機構(gòu)處理起來還是有點吃力，但是為了節(jié)約成本，我們不能再組建新的中央機構(gòu)了，那就只好折中處理，不另外成立新的中央機構(gòu)了，就在原有的基礎(chǔ)上，每個中央機構(gòu)組建兩套完全一致的工作班子吧。
所以，4核CPU就是擁有四個獨立的中央機構(gòu)，都具備相同的工作能力和權(quán)限，但是每個核心都會負責不同的事務(wù)。4核8線程就是四個獨立的中央機構(gòu)，每一個中央機構(gòu)都擁有兩套完整的工作班子，每套工作班子權(quán)限也一樣。
這時候問題又出現(xiàn)了，例如某個中央機構(gòu)負責的事特別多，忙不過來，而其他的中央機構(gòu)負責的事很少，閑的發(fā)慌，那怎么辦？這時候，我們的架構(gòu)又出現(xiàn)了，好辦！今天你這個核心負責的事多，就你來主導，讓其他事少的核心輔助你工作。明天另外一個核心負責的事多，就由它來主導，其他核心輔助它工作。
在這里小編想起來一個網(wǎng)上很火的段子：MTK的CPU一核有難九核圍觀。這就是架構(gòu)落后造成的，它的管理制度不完善，沒辦法調(diào)節(jié)每個中央機構(gòu)之間的互相配合，有事情要做，往死里用一個核心，其他九個核心啥事沒有，只好吃瓜圍觀了。
