由于7、8、9集实在太难，分为三个板块，且慢慢整理
7.中央处理器
我们已经做了一个算术逻辑单元ALU，输入二进制它会执行计算。
寄存器：小内存，能存一个值
RAM：大内存，能在不同地址存大量数字
CPU负责则执行程序。程序由一个个操作组成，这些操作叫指令（instruction），他们指示计算机要做什么。
如果是数学指令（如±），CPU交给ALU来进行数学运算
也可能是内存指令，CPU会和内存通信，然后读/写值
建造过程中我们把重点放在功能上。当我们用一条线连接两个组件时，这条线只是所必须线路的一个抽象，这种高层次视角叫“微体系架构”
首先需要一些内存（上节课造的RAM）

寄存器用来临时存数据和操作数据
程序可以像数据一样被存在内存里

在这个假设的例子里，我们用前四位存“操作代码”（operation code）简称“操作码”（opcode）
后四位表示数据来自哪里，（可以是寄存器或者内存地址）
我们还需要两个寄存器来完成CPU
第一个寄存器追踪程序运行到哪里了，我们叫它“指令地址寄存器”(instruction address register)存当前指令的内存地址
另一个寄存器存当前指令，叫”指令寄存器”(instruction register)
当我们启动计算机时，所有寄存器从0开始
CPU第一阶段:取指令阶段(fetch phase)负责拿到指令。首先，将指令地址寄存器连接到RAM。
因为寄存器的值为0，所以RAM返回地址0的值。
然后上图中0 address地址对应的数据0010 1110会复制到指令寄存器中
第二阶段：解码阶段(decode phase)
拿到了指令，我们要知道指令是什么才能执行(execute)

前四位是0010 LOAD_A指令，意思是”把RAM的值放入寄存器A”
而后四位1110是RAM的地址。
接下来，指令由“控制单元”进行解码
（控制单元也是有逻辑门组成的。比如为了检查输入是不是0010的电路如下图 ）
执行阶段（execute phase）
用刚刚的“检查是不是LOAD_A指令”的电路，我们可以打开RAM的允许读取线，把地址14传过去

最后一步是把指令地址+1
指令完成了！我们可以关掉所有线路去拿下一条指令了。
LOAD_A只是CPU可以执行的各种指令之一。不同的指令由不同的逻辑电路解码，这些逻辑电路会配置CPU内的组件来执行对应操作。

简化
（后四位是指针，指向内存位置）

控制单元负责选择正确的寄存器作为输入，并配置ALU执行正确的操作。
对于“ADD”指令，“控制单元”会启用寄存器B,作为ALU的第一个输入；A作为ALU的第二个输入
因为ALU可以执行不同的操作，所以控制单元必须传递ADD操作码告诉ALU它要做什么
最后，结果应该存到寄存器A（但是不能直接写入寄存器A，这样新值会进入ALU，不断和自己相加）
因此，控制单元用一个自己的寄存器暂时保存结果，关闭ALU，然后把值写入正确的寄存器

和之前一样，最后一件事是指令地址+1

刚刚我们是一步步讲的，我们人工切换CPU的状态“取指令-解码-执行”其实是“时钟”来负责CPU的节奏。
时钟以精确的间隔触发电信号；控制单元会用这个信号推进CPU的内部操作，确保一切按步骤进行。（就像拔河时喊号子一起一样）
因为就算是电也需要一定的时间传输，CPU“取指令-解码-执行”的速度叫“时钟速度”（clock speed）单位是赫兹，是表示频率的单位。（1HZ代表一秒一个周期）人最快也只能1赫兹
第一个单芯片CPU是“英特尔4004”1971年发布的四位CPU，结构虽然简单，时钟速度达到了740千赫兹。
如今的处理器：电脑手机有几千兆赫兹（1兆=100万）
把计算机超频：加快时钟速度。芯片制造商通常给CPU留一些超频的余地。但是会过热或产生乱码，因为信号跟不上时钟。
降频：当不需要CPU火力全开的时候使用，可以省电
很多现代处理器都可以按照需求超频/降频，这叫“动态调整频率”

左边：CPU
右边：RAM
中间用“地址线”“数据线”“允许读/写线”进行通信
尽管我们现在学到的CPU是简化的，但是很多机制仍然存在于现代处理器中。