中央处理器CPU——CPU的功能与结构

CPU的功能：
1．指令控制。完成取指令、分析指令和执行指令的操作，即程序的顺序控制。
2．操作控制。一条指令的功能往往是山若干操作信号的组合来实现的。CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
3．时间控制。对各种操作加以时间上的控制。时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。
4．数据加工。对数据进行算术和逻辑运算。
5．中断处理。对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。

运算器和控制器的功能：
运算器：对数据进行加工
控制器：协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列，基本功能包括取指令、分析指令、执行指令
取指令：自动形成指令地址；自动发出取指令的命令。
分析指令：操作码译码（分析本条指令要完成什么操作）；产生操作数的有效地址。
执行指令：根据分析指令得到的“操作命令”和“操作数地址”形成操作信号控制序列，控制运算器、存储器以及I/O设备完成相应的操作。
中断处理：管理总线及输入输出；处理异常情况（如掉电）和特殊请求（如打印机请求打印一行字符）。

运算器的组成：
1．算术逻辑单元：主要功能是进行算术/逻辑运算。
2．通用寄存器组：用于存放操作数（包括源操作数、目的操作数及中间结果）和各种地址信息等。sp是堆栈指针，用于指示栈顶的地址
3．暂存寄存器：用于暂存从主存读来的数据，这个数据不能存放在通用寄存器中，否则会破坏其原有内容。
4．累加寄存器：它是一个通用寄存器，用于暂时存放ALU运算的结果信息，用于实现加法运算
5．程序状态字寄存器：保留由算术逻辑运算指令或测试指令的结果而建立的各种状态信息，如溢出标志(OP)、符号标志(SF)、零标志(ZF)、进位标志（CF)等。psw中的这些位参与并决定微操作的形成。
6．移位器：对运算结果进行移位运算。
7．计数器：控制乘除运算的操作步数。

控制器的组成：
1．程序计数器：用于指出下一条指令在主存中的存放地址。CPU就是根据pc的内容去主存中取指令的。因程序中指令（通常）是顺序执行的，所以pc有自增功能。
2．指令寄存器：用于保存当前正在执行的那条指令。
3．指令译码器：仅对操作码字段进行译码，向控制器提供特定的操作信号。
4．微操作信号发生器：根拍R的内容（指令）、psw的内容（状态信息）及时序信号，产生控制整个计算机系统所需的各种控制信号，其结构有组合逻辑型和存储逻辑型两种。
5．时序系统：用于产生各种时序信号，它们都是由统一时钟(CLOCK)分频得到。
6．存储器地址寄存器：用于存放所要访问的主存单元的地址。
7．存储器数据寄存器：用于存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息。

管理多条通路：多路选择器MUX，三态门
用户可见的寄存器：通用寄存器组、程序状态字寄存器PSW、程序计数器PC
用户不可见的寄存器：MAR,MDR,IR,暂存寄存器