組成cpu的元器件包括“運(yùn)算器”和“控制器”。cpu（中央處理器）主要包括兩個(gè)部分：1、運(yùn)算器，是指計(jì)算機(jī)中進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件， 其中算術(shù)邏輯單元是中央處理核心的部分；2、控制器，是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線(xiàn)和改變電路中電阻值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)與反向的主令裝置。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、Dell G3電腦。

組成cpu的元器件包括“運(yùn)算器”和“控制器”。

中央處理器（central processing unit，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU）作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，是信息處理、程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元。CPU自產(chǎn)生以來(lái)，在邏輯結(jié)構(gòu)、運(yùn)行效率以及功能外延上取得了巨大發(fā)展。

中央處理器（CPU），是電子計(jì)算機(jī)的主要設(shè)備之一，電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。CPU是計(jì)算機(jī)中負(fù)責(zé)讀取指令，對(duì)指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件。中央處理器主要包括兩個(gè)部分，即控制器、運(yùn)算器，其對(duì)提高計(jì)算機(jī)的整體功能起著重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)寄存控制、邏輯運(yùn)算、信號(hào)收發(fā)等多項(xiàng)功能的擴(kuò)散，為提升計(jì)算機(jī)的性能奠定良好基礎(chǔ)。

運(yùn)算器

運(yùn)算器是指計(jì)算機(jī)中進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件， 其中算術(shù)邏輯單元是中央處理核心的部分。

（1）算術(shù)邏輯單元（ALU）。算術(shù)邏輯單元是指能實(shí)現(xiàn)多組 算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的組合邏輯電路，其是中央處理中的重要組成部分。算術(shù)邏輯單元的運(yùn)算主要是進(jìn)行二位元算術(shù)運(yùn)算，如加法、減法、乘法。在運(yùn)算過(guò)程中，算術(shù)邏輯單元主要是以計(jì)算機(jī)指令集中執(zhí)行算術(shù)與邏輯操作，通常來(lái)說(shuō)，ALU能夠發(fā)揮直接讀入讀出的作用，具體體現(xiàn)在處理器控制器、內(nèi)存及輸入輸出設(shè)備等方面，輸入輸出是建立在總線(xiàn)的基礎(chǔ)上實(shí)施。輸入指令包含一 個(gè)指令字，其中包括操作碼、格式碼等。

（2）中間寄存器（IR）。其長(zhǎng)度為 128 位，其通過(guò)操作數(shù)來(lái)決定實(shí)際長(zhǎng)度。IR 在“進(jìn)棧并取數(shù)”指令中發(fā)揮重要作用，在執(zhí)行該指令過(guò)程中，將ACC的內(nèi)容發(fā)送于IR，之后將操作數(shù)取到ACC，后將IR內(nèi)容進(jìn)棧。

（3）運(yùn)算累加器（ACC）。當(dāng)前的寄存器一般都是單累加器，其長(zhǎng)度為128位。對(duì)于ACC來(lái)說(shuō)，可以將它看成可變長(zhǎng)的累加器。在敘述指令過(guò)程中，ACC長(zhǎng)度的表示一般都是將ACS的值作為依據(jù)，而ACS長(zhǎng)度與 ACC 長(zhǎng)度有著直接聯(lián)系，ACS長(zhǎng)度的加倍或減半也可以看作ACC長(zhǎng)度加倍或減半。

（4）描述字寄存器（DR）。其主要應(yīng)用于存放與修改描述字中。DR的長(zhǎng)度為64位，為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理，使用描述字發(fā)揮重要作用。 [2]

（5）B寄存器。其在指令的修改中發(fā)揮重要作用，B 寄存器長(zhǎng)度為32位，在修改地址過(guò)程中能保存地址修改量，主存地址只能用描述字進(jìn)行修改。指向數(shù)組中的第一個(gè)元素就是描述字， 因此，訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的其它元素應(yīng)當(dāng)需要用修改量。對(duì)于數(shù)組成來(lái)說(shuō)，其是由大小一樣的數(shù)據(jù)或者大小相同的元素組成的，且連續(xù)存儲(chǔ)，常見(jiàn)的訪(fǎng)問(wèn)方式為向量描述字，因?yàn)橄蛄棵枋鲎种械牡刂窞樽止?jié)地址，所以，在進(jìn)行換算過(guò)程中，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行基本地址 的相加。對(duì)于換算工作來(lái)說(shuō)，主要是由硬件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)過(guò)程中尤其要注意對(duì)齊，以免越出數(shù)組界限。

控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，指揮全機(jī)中各個(gè)部件自動(dòng)協(xié)調(diào)工作。在控制器的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)按照程序設(shè)定的步驟進(jìn)行一系列操作，以完成特定任務(wù)。

控制器是指按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線(xiàn)和改變電路中電阻值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)與反向的主令裝置?？刂破饔沙绦驙顟B(tài)寄存器PSR，系統(tǒng)狀態(tài)寄存器SSR， 程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器等組成，其作為“決策機(jī)構(gòu)”，主要任務(wù)就是發(fā)布命令，發(fā)揮著整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作的協(xié)調(diào)與指揮作用。 控制的分類(lèi)主要包括兩種，分別為組合邏輯控制器、微程序控制器，兩個(gè)部分都有各自的優(yōu)點(diǎn)與不足。其中組合邏輯控制器結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，但優(yōu)點(diǎn)是速度較快；微程序控制器設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在修改一條機(jī)器指令功能中，需對(duì)微程序的全部重編。

控制器內(nèi)部的主要部件如下：

• ①指令寄存器：存放由存儲(chǔ)器取得的指令。

• ②譯碼器：將指令中的操作碼翻譯成控制信號(hào)。

• ③時(shí)序節(jié)拍發(fā)生器：產(chǎn)生時(shí)序脈沖節(jié)拍信號(hào)，使計(jì)算機(jī)有節(jié)奏、有次序地工作。

• ④操作控制部件：將控制信號(hào)組合起來(lái)，控制各個(gè)部件完成相應(yīng)的操作。

• ⑤指令計(jì)數(shù)器：計(jì)算并指出下一條指令的地址。

擴(kuò)展知識(shí)：CPU的工作原理

馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。在該體系結(jié)構(gòu)下，程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲(chǔ)空間存取，經(jīng)由同一總線(xiàn)傳輸，無(wú)法重疊執(zhí)行。根據(jù)馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個(gè)階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪(fǎng)存取數(shù)和結(jié)果寫(xiě)回。

• 取指令（IF，instruction fetch），即將一條指令從主存儲(chǔ)器中取到指令寄存器的過(guò)程。程序計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，用來(lái)指示當(dāng)前指令在主存中的位置。當(dāng) 一條指令被取出后，程序計(jì)數(shù)器（PC）中的數(shù)值將根據(jù)指令字長(zhǎng)度自動(dòng)遞增。

• 指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對(duì)取回的指令進(jìn)行拆分和解釋?zhuān)R(shí)別區(qū)分出不同的指令類(lèi) 別以及各種獲取操作數(shù)的方法?，F(xiàn)代CISC處理器會(huì)將拆分已提高并行率和效率。

• 執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實(shí)現(xiàn)指令的功能。CPU的不同部分被連接起來(lái)，以執(zhí)行所需的操作。

• 訪(fǎng)存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪(fǎng)問(wèn)主存、讀取操作數(shù)，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運(yùn)算。部分指令不需要訪(fǎng)問(wèn)主存，則可以跳過(guò)該階段。

• 結(jié)果寫(xiě)回階段（WB，write back），作為最后一個(gè)階段，結(jié)果寫(xiě)回階段把執(zhí)行指令階段的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫(xiě)回”到某種存儲(chǔ)形式。結(jié)果數(shù)據(jù)一般會(huì)被寫(xiě)到CPU的內(nèi)部寄存器中，以便被后續(xù)的指令快速地存取；許多指令還會(huì)改變程序狀態(tài)字寄存器中標(biāo)志位的狀態(tài)，這些標(biāo)志位標(biāo)識(shí)著不同的操作結(jié)果，可被用來(lái)影響程序的動(dòng)作。

在指令執(zhí)行完畢、結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)回之后，若無(wú)意外事件（如結(jié)果溢出等）發(fā)生，計(jì)算機(jī)就從程序計(jì)數(shù)器中取得下一條指令地址，開(kāi)始新一輪的循環(huán)，下一個(gè)指令周期將順序取出下一條指令。 許多復(fù)雜的CPU可以一次提取多個(gè)指令、解碼，并且同時(shí)執(zhí)行。