CPU的组成

CPU即中央处理器，早期由运算器和控制器两大部分组成，随着科技的发展，现在的CPU基本由运算器、cache、控制器三大部分组成

CPU功能

运算器功能

• 取指令
• 分析指令
• 执行指令，发出各种操作命令
• 控制程序输入及结果输出
• 总线管理
• 处理异常情况和特殊请求

运算器的功能

• 实现算数运算和逻辑运算

CPU的主要功能

综合控制器和运算器的功能，我们可以得出CPU的主要功能有：

• 指令控制（PC和IR实现）
• 操作控制（CU和时序电路实现）
• 时间控制（ALU和寄存器实现）
• 数据加工（中断系统实现）

CPU结构框图

ALU：算数逻辑单元
CU：控制单元
控制总线：双向，CPU向外对各个组件发出命令，各设备向内对CPU提出请求
数据总线：双向，CPU向外部设备或者存储器写入数据，CPU从外存或者内部数据读入数据
地址总线：单向，均由CPU发出

CPU的寄存器

用户可见寄存器

1. 通用寄存器
   存放操作数，可做某种寻址方式所需的专用寄存器
2. 数据寄存器
   存放操作数（满足各种数据类型），两个寄存器拼接存放双倍字长数据
3. 地址寄存器
   存放地址，其位数应满足最大的地址范围，用于特殊的寻址方式
4. 条件码寄存器
   存放条件码，可做程序分支的依据

控制和状态寄存器

控制寄存器

用户不可见

• IR：指令寄存器，存放当前正在执行的指令
• MAR:主存地址寄存器
• MDR:主存数据寄存器

用户可见

• PC：程序计数器，保存将要执行的下一条指令的地址

状态寄存器

• 状态寄存器：存放条件码
• PSW：状态字寄存器，存放程序状态字

CPU的控制单元CU

1. 功能：产生全部指令的微操作命令序列
2. 设计方法
   组合逻辑设计（硬连线逻辑）
   微程序设计（存储逻辑）