CPU

  1. 传统cpu只有控制器和运算器,而现代cpu异常复杂,含有浮点运算器,cache等。
控制器

由程序计算器,指令寄存器,指令译码器,时序产生器和操作控制器组成,他是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。控制器的主要功能有:

1. 从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中的位置。
2. 对指令进行译码和测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。比如一次内存读/写操作,一个算术逻辑运算操作,或一个输入/输出操作。
3.指挥并控制cpu。内存和输入/输出设备之间数据流动的操作。
运算器

有算数逻辑单元(ALU),累加寄存器,数据缓存寄存器和状态添加寄存器组成,他是数据加工处理部件,相对控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作。即运算器锁进行的全部操作都是由控制器的控制信号来指挥的。所以它是执行部件。运算器由两个主要功能:

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,入零值测试或两个值的比较。通常,一个算术操作产生一个运算结果,而一个逻辑操作则产生一个判决。

cpu中的主要寄存器

  1. 数据缓冲寄存器

    数据缓冲寄存器用来暂时存放有内存储器读出的一条指令或一个数据字;反之,当向内存存入一条指令或一个数据字时,也暂时将它们存放在数据缓冲寄存器中。缓冲寄存器的作用是:(1)作为CPU和内存。外部设备之间信息传送的中转站;(2)补偿CPU和内存,外围设备之间在操作速度上的差别;(3)在单累加器结构的运算器中,数据缓冲寄存器还可兼做为操作数寄存器。

  2. 指令寄存器(IR)

    用来保存当前正在执行的一条指令。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别锁要求的操作。一个叫做指令译码器的部件就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的树人初就是治理你译码器的输入。

  3. 程序计数器(PC)

    为了保证程序能够连续地执行下去,cpu必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。所以又称为指令计数器

  4. 地址寄存器(AR)

    用来保存当前cpu所访问的内存单元的地址。

  5. 累加寄存器AC

    通常简称为累加器,他是一个通用寄存器。其功能市:当运算器的算数逻辑单元(ALU)执行算数或逻辑运算时,现将一个操作数暂时存放在AC中,再从内存中取出另一操作数,然后同AC的内容相加,所得的结果送回AC中,而AC中原有的内容随机被破坏。

  6. 状态条件寄存器(PSW)

    保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容,入运算结果进位标志(C),运算结果溢出标志(V), 运算结果为零标志(Z),运算结果为负标志(N),等等。这些标志位通常分别有1位触发器保存。

操作控制器与时序产生器

由上可知,CPU的6类主要寄存器,每一个完成一种特定的功能。然而信息怎样才能在各寄存器之间传送呢?也就是说,数据的流动是由什么部件控制的呢?通常把许多寄存器之间传送信息的通路,成为数据通路。信息从什么地方开始,中间经过哪个寄存器或多路开关,最后传送到哪个寄存器,都要加以控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务,是由称为操作控制器的部件来完成的。操作控制器可分为时序逻辑型,存储逻辑型,时序逻辑与存储逻辑结合型三种,第一种称为硬布线控制器,他是采用时序逻辑技术来实现的;第二种称为微程序控制器,他是采用存储逻辑来实现的,第三种是前两种方式的组合。

操作控制器产生的控制信号必须定时,还必须有时序产生器,。因为计算机高速的进行工作,每一个动作的时间是非常严格的,不能有任何差错。时序产生器的作用就是对各种操作实施时间上的控制。