计算机组成
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2026-06-21
一、CPU
1. CPU的功能
- 程序控制。通过执行指令来控制程序的执行顺序。
- 操作控制。一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件。
- 时间控制。
- 数据处理。
1)运算器
组成:
- 算数逻辑单元(ALU)。 负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算。
- 累加寄存器(AC)。 简称为累加器。是一种通用寄存器。ALU在执行算数或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。运算结果放在累加器中。运算器中至少要有一个累加器。
- 数据缓冲寄存器(DR)。作为CPU和内存、外部设备之间数据传送的中转站。
- 状态条件寄存器(PSW)。PSW保存由算数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,主要分为状态标志和控制标志。
2)控制器
运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作。它决定了计算机运行的自动化。它不仅要保证程序正确执行,还要处理异常事件。
组成:
- 指令寄存器(IR)。CPU执行指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器(DR)中,再送入IR。指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作,完成所需功能。(对用户是完全透明------无法访问)
- 程序计数器(PC)。PC具有寄存信息和计数两种功能,又称指令计数器。程序分1.顺序执行,2.转移执行。PC的内容应该是程序第一条指令的地址。执行指令时,CPU自动修改PC的内容,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令时顺序执行的,所以修改的过程通常只是简单地对PC加1.当遇到转移执行时,后继指令的地址根据当前指令的地址加上一个向前或向后的转移的位移量得到。
- 地址寄存器(AR)。保存当前CPU所访问的内存单元地址。直到内存的读写操作完成为止。
- 指令译码器(ID)。指令包含操作码和地址码两部分。ID就是对指令中的操作码字段进行分析解释(指令译码),识别该指令规定的操作,向操作控制器发出具体的控制信号,控制各部位工作,完成所需功能。