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和改變電路中電阻值來控制電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動與反向的主令裝置。

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，簡稱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，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，通常來說，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）。其長度為 128 位，其通過操作數(shù)來決定實(shí)際長度。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，其長度為128位。對于ACC來說，可以將它看成可變長的累加器。在敘述指令過程中，ACC長度的表示一般都是將ACS的值作為依據(jù)，而ACS長度與 ACC 長度有著直接聯(lián)系，ACS長度的加倍或減半也可以看作ACC長度加倍或減半。

（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的長度為64位，為了簡化數(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 寄存器長度為32位，在修改地址過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，訪問數(shù)組中的其它元素應(yīng)當(dāng)需要用修改量。對于數(shù)組成來說，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，常見的訪問方式為向量描述字，因?yàn)橄蛄棵枋鲎种械牡刂窞樽止?jié)地址，所以，在進(jìn)行換算過程中，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行基本地址 的相加。對于換算工作來說，主要是由硬件自動實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)過程中尤其要注意對齊，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)部件自動協(xié)調(diào)工作。在控制器的控制下，計(jì)算機(jī)能夠自動按照程序設(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和改變電路中電阻值來控制電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動與反向的主令裝置。控制器由程序狀態(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)簡單，但在修改一條機(jī)器指令功能中，需對微程序的全部重編。

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。

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

• ④操作控制部件：將控制信號組合起來，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：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，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，無法重疊執(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、訪存取數(shù)和結(jié)果寫回。

• 取指令（IF，instruction fetch），即將一條指令從主存儲器中取到指令寄存器的過程。程序計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，用來指示當(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)指令字長度自動遞增。

• 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，對取回的指令進(jìn)行拆分和解釋，識別區(qū)分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數(shù)的方法?，F(xiàn)代CISC處理器會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，以執(zhí)行所需的操作。

• 訪存取數(shù)階段（MEM，memory），根據(jù)指令需要訪問主存、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。部分指令不需要訪問主存，則可以跳過該階段。

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

在指令執(zhí)行完畢、結(jié)果數(shù)據(jù)寫回之后，若無意外事件（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。