1、CPU的組成
傳統(tǒng)上，CPU由控制器和運(yùn)算器這兩個(gè)主要部件組成念秧。
隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，新型CPU紛紛集成了一些原先置于CPU之外的分立功能部件布疼，如浮點(diǎn)處理器摊趾、高速緩存（Cache）等，在大大提高CPU性能指標(biāo)的同時(shí)游两，也使得CPU的內(nèi)部組成日益復(fù)雜化严就。
CPU主要組成部分的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：
1.1、控制器
控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮中心器罐。在控制器的指揮控制下梢为，運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備等部件協(xié)同工作，構(gòu)成了一臺(tái)完整的通用計(jì)算機(jī)铸董。
控制器根據(jù)程序預(yù)定的指令執(zhí)行順序祟印，從主存取出一條指令，按該指令的功能粟害，用硬件產(chǎn)生所需的帶有時(shí)序標(biāo)志的一系列微操作控制信號(hào)蕴忆，控制計(jì)算機(jī)內(nèi)各功能部件的操作，協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)完成指令的功能悲幅。
控制器通常由程序計(jì)數(shù)器（PC）套鹅、指令寄存器（IR）、指令譯碼器（ID）汰具、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器組成卓鹿。其主要功能包括：
- 從主存中取出一條指令，并指出下一條指令在主存中的位置留荔；
- 對(duì)指令進(jìn)行譯碼吟孙，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作聚蝶；
- 指揮并控制CPU杰妓、主存和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。
1.2碘勉、運(yùn)算器
運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加工處理等功能的部件巷挥，它接受控制器的命令，負(fù)責(zé)完成對(duì)操作數(shù)據(jù)的加工處理任務(wù)验靡，其核心部件是算術(shù)邏輯單元(Arithmetic Logic Unit倍宾，ALU)。
相對(duì)控制器而言晴叨，運(yùn)算器接受控制器的命令而進(jìn)行動(dòng)作，即運(yùn)算器所進(jìn)行的全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)來指揮的矾屯，所以它是執(zhí)行部件兼蕊。
運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加寄存器（AC）件蚕、數(shù)據(jù)寄存器（DR）和程序狀態(tài)字寄存器（PSW）組成孙技。它有兩個(gè)主要功能：
- 執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算；
- 執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算排作，并進(jìn)行邏輯測(cè)試牵啦。
1.2、寄存器
在CPU中至少要有六類寄存器：指令寄存器（IR）妄痪、程序計(jì)數(shù)器（PC）哈雏、地址寄存器（AR）、數(shù)據(jù)寄存器（DR）、累加寄存器（AC）裳瘪、程序狀態(tài)字寄存器（PSW）土浸。
這些寄存器用來暫存一個(gè)計(jì)算機(jī)字，其數(shù)目可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充彭羹。
下面詳細(xì)介紹這些寄存器的功能與結(jié)構(gòu)黄伊。
1.數(shù)據(jù)寄存器（DR）
數(shù)據(jù)寄存器（Data Register，DR）主要作為CPU和主存派殷、外設(shè)之間信息傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站还最，用以彌補(bǔ)CPU和主存、外設(shè)之間操作速度上的差異毡惜。數(shù)據(jù)寄存器用來暫時(shí)存放由主存儲(chǔ)器讀出的一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字拓轻；反之，當(dāng)向主存存入一個(gè)數(shù)據(jù)字時(shí)虱黄，也暫時(shí)將它們存放在數(shù)據(jù)寄存器中悦即。
數(shù)據(jù)寄存器的作用是 ：
1、作為CPU和主存橱乱、外圍設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站辜梳；
2、彌補(bǔ)CPU和主存泳叠、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別作瞄；
3、在單累加器結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器中危纫，數(shù)據(jù)寄存器還可兼作操作數(shù)寄存器宗挥。
2.指令寄存器（IR）
指令寄存器（Instruction Register，IR）用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令种蝶。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)契耿，先把該指令從主存讀取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送至指令寄存器螃征。
一條指令被劃分為操作碼和地址碼2個(gè)字段搪桂。為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試盯滚，以便識(shí)別所要求的操作踢械。指令譯碼器（Instruction Decoder，ID）就是完成這項(xiàng)工作的魄藕。
指令譯碼器對(duì)來自指令寄存器的操作碼部分進(jìn)行譯碼内列，以產(chǎn)生操作性質(zhì)的控制電位，并將其送到微操作控制線路上背率，在時(shí)序部件定時(shí)信號(hào)作用下话瞧，產(chǎn)生具體的操作控制信號(hào)嫩与。
指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后移稳，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)蕴纳。
3.程序計(jì)數(shù)器（PC）
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter，PC）用來指出下一條指令在主存儲(chǔ)器中的單元地址个粱。
在程序執(zhí)行之前古毛，首先必須將程序的首地址，即程序的第一條指令所在的主存單元地址送入PC都许。因此PC的內(nèi)容即是從主存提取的第一條指令的地址稻薇。
當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU能自動(dòng)遞增PC的內(nèi)容胶征，使其始終保持將要執(zhí)行的下一條指令的主存地址塞椎，為取下一條指令做好準(zhǔn)備。
但是睛低，當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指令時(shí)案狠，下一條指令的地址將由轉(zhuǎn)移指令的地址碼字段指定，而不是像通常那樣通過順序遞增PC的內(nèi)容來取得钱雷。
因此骂铁，程序計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是具有寄存信息和計(jì)數(shù)兩種功能的結(jié)構(gòu)。
4.地址寄存器（AR）
地址寄存器（Address Register罩抗，AR）用來保存CPU當(dāng)前所訪問的主存單元的地址拉庵。
由于在主存和CPU之間存在操作速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來暫時(shí)保存主存的地址信息套蒂，直到主存的存取操作完成為止钞支。
當(dāng)CPU和主存進(jìn)行信息交換，即CPU向主存存入/取出數(shù)據(jù)時(shí)操刀，或者CPU從主存中讀出指令時(shí)烁挟，都要使用地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。
同樣骨坑，如果我們把外圍設(shè)備的設(shè)備地址作為像主存的地址單元那樣來看待撼嗓，那么，當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時(shí)卡啰，我們同樣要使用地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器静稻。
5.累加寄存器（AC）
累加寄存器通常簡(jiǎn)稱累加器（Accumulator警没，AC）匈辱，是一個(gè)通用寄存器。
累加器的功能是：當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元(ALU)執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算時(shí)杀迹，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)亡脸，可以為ALU暫時(shí)保存一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。
顯然，運(yùn)算器中至少要有一個(gè)累加寄存器浅碾。
