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CPU基本结构及作用解析-信息技术教程

【摘要】:图2.4 CPU的基本结构寄存器组寄存器组包括通用寄存器组和专用寄存器组,按其字面意思可理解为是用来暂时存放数据的部件。控制器控制器是统一指挥和控制计算机各个部件按时序协调操作的中心部件,主要完成分析指令、传送指令及操作数、产生和控制协调整个CPU工作所需要的时序逻辑等。指令译码器用来对指令进行译码,产生的译码信号识别了该指令要进行的操作,以便产生相应的控制信号。

CPU内部从总体上讲主要包括三大部分,即寄存器组、运算器和控制器,它们通过CPU内部总线连接在一起,如图2.4所示。

图2.4 CPU的基本结构

(1)寄存器组

寄存器组包括通用寄存器组和专用寄存器组,按其字面意思可理解为是用来暂时存放数据的部件。这里的“数据”是广义的,它可以是参加运算的操作数或运算的结果,存放这类数据的寄存器称为通用寄存器;另外一类数据表征着计算机当前的工作状态,比如下面要执行哪一条指令,执行的结果具有哪些特征(如有无进位)等,存放这类数据的是专用寄存器。(www.chuimin.cn)

(2)运算器

运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件,也称为算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、比较和传送等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。为了加快运算速度,许多CPU中还设置了多个单元,有的用于执行整数运算和逻辑运算,有的用于浮点计算。

(3)控制器

控制器是统一指挥和控制计算机各个部件按时序协调操作的中心部件,主要完成分析指令、传送指令及操作数、产生和控制协调整个CPU工作所需要的时序逻辑等。控制器主要由程序计数器(Program Counter,PC)、指令寄存器(Instruction Register,IR)、指令译码器(Instruction Decode,ID)等部件组成。程序计数器用来存放将要执行的指令在主存储器中的存储地址,当一条指令执行结束后,PC的值一般会自动加1,指向下一条将要执行的指令。指令寄存器用来暂时存放从主存储器中取出的指令。指令译码器用来对指令进行译码,产生的译码信号识别了该指令要进行的操作,以便产生相应的控制信号。