CPU是什么
本文主要以程序的角度理解计算机，计算机内部主要由被称作IC的元件组成。虽然在IC家族当中有功能各异的各种IC，但是在这里希望诸位记住的只有三种：CPU（处理器）、内存以及I/O，CPU和内存是由许多具有ON/OFF的晶体管组成的电子部件，通常称为IC （Integrated Circuit，集成电路）。
CPU是Central Processing Unit（中央处理器）的缩写，有时也将CPU称作“处理器”，
CPU是计算机的大脑，负责解释、执行程序，从内存或I/O输入数据，进行运算后再把运算结果输出到内存或I/O。
内存中存放着程序，程序是指令和数据的集合。
I/O中临时存放着用于与周边设备进行输入输出的数据。
CPU的内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分构成，各部分之间由电流信号相互连通。
寄存器可用来暂存指令、数据等可以将其看作是内存的一种。根据种类的不同，一个CPU内部会有20～100个寄存器。
寄存器是CPU最重要的组成部分，使用高级语言编写的程序会在编译（高级语言向机器语言转化的过程）后转化成机器语言，然后再通过CPU内部的寄存器来处理。
寄存器中存储的内容既可以是指令也可以是数据。其中，数据分为“用于运算的数值”和“表示内存地址的数值”两种。数据种类不同，存储该数值的寄存器也不同，CPU是具有各种功能的寄存器的集合体。其中，程序计数器、累加寄存器、标志寄存器、指令寄存器和栈寄存器都只有一个，其他的寄存器一般有多个。如下图程序计数器决定着程序的流程, 指令寄存器存储的是计算机的指令等。
控制器负责把内存上的指令、数据等读入寄存器，并根据指令的执行结果来控制整个计算机。
控制就是指数据运算以外的处理（主要是数据输入输出的时机控制）。比如内存和磁盘等媒介的输入输出、键盘和鼠标的输入、显示器和打印机的输出等。
运算器负责运算从内存读入寄存器的数据。
时钟发生器负责发出CPU开始计时的时钟信号。输出时钟信号的元件叫作“时钟发生器”。时钟发生器中带有晶振，根据其自身的频率（振动的次数）产生时钟信号。时钟信号的频率可以衡量CPU的运转速度。
所谓时钟信号的频率，就是由时钟发生器发送给CPU的电信号的频率。表示时钟信号频率的单位是MHz（兆赫兹 = 100万回/秒）。微型计算机使用的是2.5MHz的时钟信号。时钟信号是在0和1两个数之间反复变换的电信号，就像滴答滴答左右摆动的钟摆一样。通常把发出一次滴答的时间称作一个时钟周期。
计算机程序的运行机制是：程序启动后，根据时钟信号，控制器会从内存中读取指令和数据。通过对这些指令加以解释和运行，运算器就会对数据进行运算，控制器根据该运算结果来控制计算机。
CPU的处理其实很简单
可能大多数人不知道机器语言和汇编语言（机器语言和汇编语言的介绍参考上一篇）的指令到底有多少种，因而对CPU的运行没什么概念。为了消除大家心中的这个疑团，接下来我们就来看一下机器语言到底有哪些种类
看完表后你会发现，原来 CPU可以进行的处理非常少。虽然高级编程语言（相对于机器语言是一种指令集）编写的程序看起来非常复杂，但CPU实际处理的事情就是这么简单。
内存是什么
内存实际上是一种名为内存IC的电子元件，指的是计算机的主存储器（main memory），简称主存（动态随机存储器，可以对任何数据进行读写操作，但需要保持稳定的电源和时常刷新保持最新数据，关机后自动清除，与之相对的是静态随机存贮器）。
主存能由中央处理器（CPU）直接随机存取，通过控制芯片与CPU相连，负责存储指令和数据。
主存由可读写的元素构成，每个字节（1字节=8位）都带有一个地址编号。
内存IC包括DRAM、SRAM、ROM（动态随机存储器，静态随机存储器，只读存储器）等多种形式，但运行机制都是一样的。
内存IC中有电源、地址信号、数据信号、控制信号等用于输入输出的大量引脚（IC的引脚），可以为其指定地址（address）。
CPU可以通过该地址读取主存中的指令和数据，当然也可以写入数据。但有一点需要注意，主存中存储的指令和数据会随着计算机的关机而自动清除。
内存IC的的引脚（集成电路内部电路引出与外围电路的接线）有地址信号的引脚、数据信号引脚还有其他引脚统称为控制引脚。
数据信号引脚有D0～D7共八个，表示一次可以输入输出8位（=1字节）的数据。此外，地址信号引脚有A0～A9共十个，表示可以指定0000000000～1111111111共1024个地址。而地址用来表示数据的存储场所，因此我们可以得出这个内存IC中可以存储1024个1字节的数据。因为1024=1K（计算机领域1K=2的十次幂），所以该内存IC的容量就是1KB。
读写数据时只要指定数据的存储场所并把WR（write=写入的简写）/RD（read=读出的简写）信号设定成1就可以进行数据的读写。
IO是什么
I/O是Input/Output（输入/输出）的缩写，负责将计算机和外部设备（周边设备）连接在一起。
寄存器是位于CPU和I/O中的数据存储器，不管是CPU、内存还是I/O都是通过寄存器来存储数据，
比如有四个寄存器分别叫作端口A控制、端口A数据、端口B控制和端口B数据。所谓端口就是I/O与外部设备之间输入输出数据的场所，可以把端口（Port）想象成是轮船装卸货物的港口。
声明：本文是根据程序是如何跑起来书籍的总结和提炼，如有侵权联系本人删除。