140DDI35300 内置多层缓存
CPU 从不直接访问 RAM。现代 CPU 有一层或多层缓存。CPU 执行计算的能力比 RAM 向 CPU 提供数据的能力要快得多。其原因超出了本文的范围，但我将在下一篇文章中进一步探讨。
高速缓存比系统 RAM 更快，并且更接近 CPU，因为它位于处理器芯片上。高速缓存提供数据存储和指令，以防止 CPU 等待从 RAM 中检索数据。当 CPU 需要数据时——程序指令也被认为是数据——缓存会判断数据是否已经驻留并将其提供给 CPU。
如果请求的数据不在缓存中，它会从 RAM 中检索并使用预测算法将更多数据从 RAM 移动到缓存中。缓存控制器分析请求的数据并尝试预测需要从 RAM 中获取哪些额外数据。它将预期的数据加载到缓存中。通过将一些数据保存在比 RAM 更快的高速缓存中更靠近 CPU，CPU 可以保持忙碌状态，而不会浪费等待数据的周期。
我们的简单 CPU 具有三级缓存。第 2 级和第 3 级旨在预测接下来需要哪些数据和程序指令，将数据从 RAM 中移出，并将其移至更靠近 CPU 的位置，以便在需要时准备就绪。这些缓存大小通常在 1 MB 到 32 MB 之间，具体取决于处理器的速度和预期用途。
140CPU43412 CPU时钟和控制单元
140CPU43412包括所有 CPU 组件都同步才能顺利协同工作。控制单元以由时钟速度确定的速率执行此功能，并负责通过使用遍及整个 CPU 的定时信号来指导其他单元的操作。
随机存取存储器 (RAM)
尽管 RAM 或主存储器在此图和下图中显示，但它并不是 CPU 的真正组成部分。它的功能是存储程序和数据，以便在 CPU 需要它们时可以使用它们。
SCHNEIDER 140ACO13000
中央处理器（CPU），任何数字的主要部分计算机系统，一般由主存储器、控制单元和算术逻辑单元组成。它构成了整个计算机系统的物理心脏；它连接着各种外围设备，包括输入/输出设备和辅助存储单元。在现代计算机中，CPU 包含在称为微处理器的集成电路 芯片中。
这中央处理器的控制单元调节和集成计算机的操作。它以适当的顺序从主存储器中选择和检索指令并解释它们，以便在适当的时刻激活系统的其他功能元件以执行它们各自的操作。所有输入数据都通过主存储器传输到用于处理的算术逻辑单元，涉及四种基本算术功能（即加法、减法、乘法和除法）和某些逻辑运算，例如比较数据和选择所需的问题解决程序或可行的替代方案基于预定的决策标准。
SCHNEIDER施耐德 140CPU67160 CPU 通过数据和地址总线传输
中央处理器内部
在硬件层面，CPU是一块集成电路，也称为芯片。集成电路将数百万或数十亿个微小的电子部件“集成”在一起，将它们排列成电路并将它们全部装入一个紧凑的盒子中。
地址解码器控制对特定设计的内存和 I/O 寄存器的访问。通常，可编程逻辑器件 (PLD) 用于将每个存储芯片分配给特定范围的地址。特定范围内的输入地址代码会生成片选输出，从而启用该设备。I/O 端口寄存器，设置为处理进出系统的数据传输，也通过相同的机制分配特定地址，并由 CPU 以与内存位置相同的方式访问。分配给特定外围设备的地址称为内存映射。
IS200STCIH1A 是GE Mark VI 下的DIN RAIL 接触式输入卡。该系统是 GE 终推出的 Speedtronic 蒸汽或燃气轮机管理系统之一。Speedtronic 系列从 20 世纪 60 年代的 Mark I 开始，一直到 1990 年代的 Mark VI 和 Mark VIe，包含众多系统。