CPU也就是中央處理器，是軟件評測師考試的高頻考點(diǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)在上午場的客觀選擇題當(dāng)中。計算機(jī)的基本硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。運(yùn)算器、控制器等部件被集成在一起統(tǒng)稱為中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)。CPU是硬件系統(tǒng)的核心，用于數(shù)據(jù)的加工處理，能完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算及控制功能。下面就CPU的基礎(chǔ)知識進(jìn)行總結(jié)學(xué)習(xí)。

一、CPU的功能

（1）程序控制：CPU通過執(zhí)行指令來控制程序的執(zhí)行順序，這是CPU的重要功能。

（2）操作控制：一條指令功能的實(shí)現(xiàn)需要若干操作信號配合來完成，CPU產(chǎn)生每條指令的操作信號并將操作信號送往不同的部件，控制相應(yīng)的部件按指令的功能要求進(jìn)行操作。

（3）時間控制：CPU對各種操作進(jìn)行時間上的控制，即指令執(zhí)行過程中操作信號的出現(xiàn)時間、持續(xù)時間及出現(xiàn)的時間順序都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（4）數(shù)據(jù)處理：CPU通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算等方式進(jìn)行加工處理，數(shù)據(jù)加工處理的結(jié)果被人們所利用。所以，對數(shù)據(jù)的加工處理也是CPU最根本的任務(wù)。


二、CPU的組成部件

CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器組和內(nèi)部總線等部件組成，具體如下所示：

（1）運(yùn)算器：是數(shù)據(jù)加工處理部件，用于完成計算機(jī)的各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算。相對控制器而言，運(yùn)算器接受控制器的命令而進(jìn)行動作，即運(yùn)算器所進(jìn)行的全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，所以它是執(zhí)行部件。運(yùn)算器中各組成部件如下所示：

①算術(shù)邏輯單元（ALU）：負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

②累加寄存器(AC)：通常簡稱為累加器，它是一個通用寄存器，其功能是當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算時，為ALU提供一個工作區(qū)。例如，在執(zhí)行一個減法運(yùn)算前，先將被減數(shù)取出暫存在AC中，再從內(nèi)存儲器中取出減數(shù)，然后同AC的內(nèi)容相減，將所得的結(jié)果送回AC中。運(yùn)算的結(jié)果是放在累加器中的，運(yùn)算器中至少要有一個累加寄存器。

③數(shù)據(jù)緩沖寄存器(DR)：在對內(nèi)存儲器進(jìn)行讀/寫操作時，用DR暫時存放由內(nèi)存儲器讀/寫的一條指令或一個數(shù)據(jù)字， 將不同時間段內(nèi)讀/寫的數(shù)據(jù)隔離開來。

④狀態(tài)條件寄存器(PSW)：PSW保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容，主要分為狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志。這些標(biāo)志通常分別由1位觸發(fā)器保存，保存了當(dāng)前指令執(zhí)行完成之后的狀態(tài)。


（2）控制器：運(yùn)算器只能完成運(yùn)算，而控制器用于控制整個CPU的工作，它決定了計算機(jī)運(yùn)行過程的自動化。它不僅要保證程序的正確執(zhí)行，而且要能夠處理異常事件。控制器的組成部件如下所示：

①指令寄存器(IR)：當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存儲器取到緩沖寄存器中，再送入IR暫存，指令譯碼器根據(jù)IR的內(nèi)容產(chǎn)生各種微操作指令，控制其他的組成部件工作，完成所需的功能。

②程序計數(shù)器(PC)：PC具有寄存信息和計數(shù)兩種功能，又稱為指令計數(shù)器。程序的執(zhí)行分兩種情況，一是順序執(zhí)行，二是轉(zhuǎn)移執(zhí)行。在程序開始執(zhí)行前，將程序的起始地址送入PC，該地址在程序加載到內(nèi)存時確定，因此PC的內(nèi)容即是程序第一條指令的地址。執(zhí)行指令時，CPU將自動修改PC的內(nèi)容，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。

③地址寄存器(AR)：AR保存當(dāng)前CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。由于內(nèi)存和CPU存在著操作速度上的差異，所以需要使用AR保持地址信息，直到內(nèi)存的讀/寫操作完成為止。

④指令譯碼器(ID)：指令分為操作碼和地址碼兩部分，為了能執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進(jìn)行分析，以便識別所完成的操作。指令譯碼器就是對指令中的操作碼字段進(jìn)行分析解釋，識別該指令規(guī)定的操作，向操作控制器發(fā)出具體的控制信號，控制各部件工作，完成所需的功能。

⑤定時與控制電路（PLA）：產(chǎn)生各種微操作控制信號。


（3）寄存器組：寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。運(yùn)算器和控制器中的寄存器是專用寄存器，其作用是固定的。通用寄存器用途廣泛并可由程序員規(guī)定其用途，其數(shù)目因處理器不同有所差異。


（4）內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部總線將運(yùn)算器、控制器和寄存器組等連接在一起。