CPU 基本概念

1 什么是 CPU

中央处理器（CPU）是一种硬件组件，它是服务器的核心计算单元。服务器和其他智能设备将数据转换为数字信号，并对其进行数学运算。CPU 是处理信号并进行计算的主要组件，就像计算设备的大脑。从内存中获取指令，执行所需任务，并将输出发送回内存。负责处理操作系统和应用程序运行所需的所有计算任务。

2 CPU 的组成

CPU 是一种复杂的电子电路，由多个处理数据和运行指令的关键组件组成。

控制单元

控制单元管理指令处理并协调 CPU 内部以及其他计算机组件之间的数据流。该单元有一个指令解码器组件，用于解释从内存中获取的指令，并将其转换为 CPU 可以运行的微操作。控制单元指示其他其他 CPU 组件执行所需的操作。

寄存器

寄存器是CPU 内的小型高速内存存储位置，这些位置存放 CPU当前正在处理的数据，便于快速访问数据。CPU 有多种类型的寄存器，例如：通用寄存器，指令寄存器，程序计数器等等。

ALU

算术逻辑单元（ALU）对数据执行基本的算术运算（加，减，乘，除）和逻辑运算（AND/OR/NOT）。该单元从CPU 内的寄存器接收数据，根据控制单元的指令对其进行处理，然后生成结果。

内存管理单元

可能有单独的总线接口单元或内存管理单元，取决于 CPU 架构。

时钟

CPU依靠时钟信号来同步其内部操作。时钟在特定频率下产生稳定的脉冲，这些时钟周期协调 CPU的操作。时钟速度以赫兹（HZ）为单位测量，决定了 CPU 每秒可执行多少条指令。现代 CPU 具有可变的时钟速度，可根据工作负载进行调整，以平衡性能和功耗。

CPU Socket

CPU芯片是要通过主板上的插槽链接到服务器上的，这种插槽叫做CPU Socket，一般有几个 Socket也就有几个 CPU 芯片。

CORE

随着 CPU 多核技术的发展，一般一个 CPU 芯片上会有多个核，每个核就是一个 CORE，多个CORE 之间可以并行执行逻辑，每个 CORE 都有自己独立的寄存器和 L1 Cache L2 Cache

Hyper Threading

Hyper threading 技术使操作系统以为实际的 CORE 数是物理 CORE 数的两倍，当程序频繁加载数据等操作时，可以把核心让出来给另一个线程，因此可以提升性能。

以下图为例，Architecture代表了芯片的架构，CPU 逻辑核96个，2个 socket，每个 socket 24个物理核，Thread(s) per core: 2说明开启了hyper threading。

Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                96
On-line CPU(s) list:   0-95
Thread(s) per core:    2
Core(s) per socket:    24
Socket(s):             2
NUMA node(s):          2
Vendor ID:             GenuineIntel
CPU family:            6
Model:                 85
Model name:            Intel(R) Xeon(R) Platinum 8255C CPU @ 2.50GHz
Stepping:              7
CPU MHz:               3100.079
CPU max MHz:           2501.0000
CPU min MHz:           1000.0000
BogoMIPS:              5000.00
Virtualization:        VT-x
L1d cache:             32K
L1i cache:             32K
L2 cache:              1024K
L3 cache:              36608K
NUMA node0 CPU(s):     0-23,48-71
NUMA node1 CPU(s):     24-47,72-95