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传统上,CPU由控制器和运算器这两个主要部件组成。

随着集成电路技术的不断发展和进步,新型CPU纷纷集成了一些原先置于CPU之外的分立功能部件,如浮点处理器、高速缓存(Cache)等,在大大提高CPU性能指标的同时,也使得CPU的内部组成日益复杂化。

1.控制器

控制器是整个计算机系统的指挥中心。在控制器的指挥控制下,运算器、存储器和输入/输出设备等部件协同工作,构成一台完整的通用计算机。

控制器根据程序预定的指令执行顺序,从主存取出一条指令,按照该指令的功能,用硬件产生带有时序标志的一系列微操作控制信号,控制计算机内各功能部件的操作,协调和指挥整个计算机实现指令的功能。

控制器通常由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、时序发生器和操作控制器组成。其主要功能包括:

(1)从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置;

(2)对指令进行译码,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作;

(3)指挥并控制CPU、主存和输入/输出设备之间数据流动的方向。

2.运算器

运算器是计算机中用于实现数据加工处理功能的部件,它接受控制器的命令,负责完成对操作数据的加工处理任务,其核心部件是算术逻辑单元ALU。

相对控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器(AC)、数据寄存器(DR)和程序状态字寄存器(PSW)组成。它有两个主要功能:

(1)执行所有的算术运算;

(2)执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试。