1.CPU的功能与基本结构
大约 2 分钟
CPU的功能
中央处理器(CPU)由运算器和控制器组成。主要功能如下
- 指令控制
- 操作控制
- 时间控制
- 数据加工
- 中断处理
CPU的基本结构
CPU 不包括地址译码器
运算器
它主要由算术逻辑单元(ALU)、暂存寄存器、累加寄存器(ACC)、通用寄存器组、程序状态字寄存器(PSW)、移位器、计数器(CT)等组成。
控制器
控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器、存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据寄存器(MDR)、时序系统和微操作信号发生器等组成。
- 程序计数器。用于指出欲执行指令在主存中的存放地址。CPU根据PC的内容去主存中取指令。因程序中指令（通常）是顺序执行的，所以PC有自增功能。
- 指令寄存器。用于保存当前正在执行的那条指令。
- 指令译码器。仅对操作码字段进行译码，向控制器提供特定的操作信号。
- 存储器地址寄存器。用于存放要访问的主存单元的地址。
- 存储器数据寄存器。用于存放向主存写入的信息或从主存读出的信息。
- 时序系统。用于产生各种时序信号，它们都由统一时钟(CLOCK)分频得到。
- 微操作信号发生器。根据R的内容（指令）、PSW的内容（状态信息）及时序信号，产生控制整个计算机系统所需的各种控制信号，其结构有组合逻辑型和存储逻辑型两种。
控制器的工作原理是,根据指令操作码、指令的执行步骤(微命令序列)和条件信号来形成当前计算机各部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统在这些控制信号的控制下协同运行,产生预期的执行结果。
注意
CPU 内部寄存器大致可分为两类:
- 一类是用户可见的寄存器,可对这类寄存器编程, 如通用寄存器组、程序状态字寄存器;
- 另一类是用户不可见的寄存器,对用户是透明的,不可对这类寄存器编程,如存储器地址寄存器、存储器数据寄存器、指令寄存器。