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      计算机组成原理是2021计算机考研学子们，需要重点看的书目。下面，为帮助备考2021计算机的考生，学好计算机组成原理。特意分享“2021考研408计算机组成原理知识:CPU功能和基本结构”，供考生参考。

2021考研408计算机组成原理知识:CPU功能和基本结构

1.CPU 的功能

中央处理器(CPU)由运算器和控制器组成。其中，控制器的功能是负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列，包括取指令、分析指令和执行指令;运算器的功能是对数据进行加工。

CPU的具体功能包括：

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由若干操作信号的组合来实现。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。

2.CPU的基本结构

在计算机系统中，中央处理器主要由运算器和控制器两大部分组成。

A.运算器

运算器接收从控制器送来的命令并执行相应的动作，对数据进行加工和处理。运算器是计算机对数据进行加工处理的中心，它主要由算术逻辑单元(ALU)、暂存寄存器、累加寄存器(ACC)、通用寄存器组、程序状态字寄存器(PSW)、移位器、计数器(CT)等组成。

1)算术逻辑单元。主要功能是进行算术/逻辑运算。

2)暂存寄存器。用于暂存从主存读来的数据，该数据不能存放在通用寄存器中，否则会破坏其原有内容。暂存寄存器对应用程序员是透明的。

3)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，可以作为加法运算的一个输入端。

4)通用寄存器组。如AX、BX、CX、DX、SP等，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。

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(OF)、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。对操作数或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。

B.控制器

控制器是整个个系统的指挥中枢，在控制器的控制下，运算器、存储器和输入输出设备等功能部件构成一个有机的整体，根据指令的要求指挥全机协调工作。控制器的基本功能是执行指令，每条指令的执行是由控制器发出的一-组微操作实现的。

控制器有硬布线控制器和微程序控制器两种类型。

控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器、存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据寄存器(MDR)、时序系统和微操作信号发生器等组成。

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根据PC的内容去主存中取指令。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)存储器地址寄存器。用于存放要访问的主存单元的地址。

5)存储器数据寄存器。用于存放向主存写入的信息或从主存读出的信息。

6)时序系统。用于产生各种时序信号，它们都由统-时钟(CLOCK)分频得到。

7)微操作信号发生器。根据IR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。

控制器的工作原理是，根据指令操作码、指令的执行步骤(微命令序列)和条件信号来形成当前计算机各部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统在这些控制信号的控制下协同运行，产生预期的执行结果。

注意：CPU内部寄存器大致可分为两类;一类是用户可见的寄存器，可对这类寄存器编程，如通用寄存器组、程序状态字寄存器;另一类是用户不可见的寄存器，对用户是透明的，不可对这类寄存器编程，如存储器地址寄存器，存储器数据寄存器、指令寄存器。

      以上是北京文都考研网给出的“2021考研408计算机组成原理知识:CPU功能和基本结构”，希望对计算机考研儿们，复习计算机组成原理时，有一定的帮助!

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