计算机导论：CPU构成简介

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-4是CPU的基本构成。图3-4 CPU的基本构成从图3-4可见，CPU主要由以下部件组成：程序计数器：由若干位功能类似触发器的电路组成，用来存放即将要执行的机器指令在内存中的地址。关于指令的寻址方式问题将在3.2.3节讨论。图3-4所示的是CPU的基本构成，随着计算机硬件技术的快速发展，CPU的构成方法己经发生了很大的变化，但到目前为止，上述组成CPU的基本概念没有变化。

图3-4是CPU的基本构成。

图3-4 CPU的基本构成

从图3-4可见，CPU主要由以下部件组成：

（1）程序计数器：由若干位功能类似触发器的电路组成，用来存放即将要执行的机器指令在内存中的地址。CPU就是根据程序计数器得到每一条机器指令在内存中的地址的。

操作人员必须用特殊命令方式给出程序在内存中存放的首地址，这个程序首地址就存放在程序计数器中。在程序顺序执行情况下，通过地址形成器的程序计数器自动加1功能，使程序计数器得到下一条指令在内存中的存放地址。有时程序不是按照顺序方式执行的，需要跳转到某一条指令去执行，这可以通过转移指令来实现。转移指令是把指令的内存单元地址部分的值作为新的程序地址值赋给程序计数器，从而实现程序执行顺序的转移。

（2）地址形成器：由加法器以及逻辑电路组成，可实现程序计数器的内容自动加1，转移地址的形成，以及根据指令所提供的寻址方式和形式地址信息形成操作数有效地址等功能。关于指令的寻址方式问题将在3.2.3节讨论。

地址形成器提供的程序计数器的内容自动加1功能，使程序计数器在每次操作后得到的是下一条机器指令在内存中的地址，从而使CPU可以按顺序从内存中取出一条一条的机器指令，实现了有条不紊的执行程序。

（3）指令寄存器：由若干位功能类似触发器的电路组成，用来存放每次从内存中取出的当前要执行的机器指令。如前所述，机器指令由操作码和操作数两部分组成，操作码规定了该条指令的功能，操作数给出了要操作的数据（通常给出的是要操作数据的地址）。(https://www.chuimin.cn)

（4）通用寄存器：由若干位功能类似触发器的电路组成，用来存放当前操作要临时存放的数据。通用寄存器通常有若干个。

（5）变址寄存器：由若干位功能类似触发器的电路组成，用来存放变址操作时的变址基址数据。

（6）加法器部件：主要由一个加法器和相关控制电路组成，加法器部件从通用寄存器和内存中得到输入数据，主要用来实现两个二进制数的加法运算。通过加法器部件还可以实现二进制数的左移和右移操作（只要在传送时左偏移数位或右偏移数位即可），以及3.3节要讨论的逻辑操作。

（7）操作码译码器：实现操作码的译码，从而使CPU理解当前正在执行的机器指令的编码。

（8）控制器：从操作码译码器得到输入，控制器按照每条指令的功能要求，向CPU的上述部件以及计算机的其他组成部件（如内存）发送控制信号，从而使整个计算机按照每条机器指令的功能要求有条不紊的执行。

控制器的基础信号来源于控制器中时序部件的时序信号。计算机一旦开机，时序部件即开始工作，产生连续不断的时序信号。

图3-4所示的是CPU的基本构成，随着计算机硬件技术的快速发展，CPU的构成方法己经发生了很大的变化，但到目前为止，上述组成CPU的基本概念没有变化。

计算机导论：CPU构成简介

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