中央处理器 (CPU,central processing unit) 作为计算机系统的运算和控制核心, 是信息处理, 程序运行的最终执行单元.
CPU 是电子计算机的主要设备之一, 电脑中的核心配件. 其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据. CPU 是计算机中负责读取指令, 对指令译码并执行指令的核心部件.
中央处理器主要包括两个部分, 即控制器, 运算器, 其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据, 控制的总线. 中央处理器的功效主要为处理指令, 执行操作, 控制时间, 处理数据.
运算器
运算器是指计算机中进行各种算术和逻辑运算操作的部件, 其中算术逻辑单元是中央处理核心的部分.
(1)算术逻辑单元(ALU). 算术逻辑单元是指能实现多组 算术运算与逻辑运算的组合逻辑电路, 其是中央处理中的重要组成部分.
算术逻辑单元的运算主要是进行二位元算术运算, 如加法, 减法, 乘法. 在运算过程中, 算术逻辑单元主要是以计算机指令集中执行算术与逻辑操作, 通常来说, ALU 能够发挥直接读入读出的作用, 具体体现在处理器控制器, 内存及输入输出设备等方面, 输入输出是建立在总线的基础上实施.
输入指令包含一 个指令字, 其中包括操作码, 格式码等.
(2)中间寄存器(IR). 其长度为 128 位, 其通过操作数来决定实际长度. IR 在 "进栈并取数" 指令中发挥重要作用, 在执行该指令过程中, 将 ACC 的内容发送于 IR, 之后将操作数取到 ACC, 后将 IR 内容进栈.
(3)运算累加器(ACC). 当前的寄存器一般都是单累加器, 其长度为 128 位. 对于 ACC 来说, 可以将它看成可变长的累加器. 在叙述指令过程中, ACC 长度的表示一般都是将 ACS 的值作为依据, 而 ACS 长度与 ACC 长度有着直接联系, ACS 长度的加倍或减半也可以看作 ACC 长度加倍或减半.
(4)描述字寄存器(DR). 其主要应用于存放与修改描述字中. DR 的长度为 64 位, 为了简化数据结构处理, 使用描述字发挥重要作用.
(5)B 寄存器. 其在指令的修改中发挥重要作用, B 寄存器长度为 32 位, 在修改地址过程中能保存地址修改量, 主存地址只能用描述字进行修改.
指向数组中的第一个元素就是描述字, 因此, 访问数组中的其它元素应当需要用修改量.
对于数组成来说, 其是由大小一样的数据或者大小相同的元素组成的, 且连续存储, 常见的访问方式为向量描述字, 因为向量描述字中的地址为字节地址, 所以, 在进行换算过程中, 首先应当进行基本地址 的相加. 对于换算工作来说, 主要是由硬件自动实现, 在这个过程中尤其要注意对齐, 以免越出数组界限.
控制器
控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和 改变电路中电阻值来控制电动机的启动, 调速, 制动与反向的主令装置.
控制器由程序状态寄存器 PSR, 系统状态寄存器 SSR, 程序计数器 PC, 指令均存器等组成, 其作为 "决策机构", 主要任务就是发布命令, 发挥着整个计算机系统操作的协调与指挥作用.
控制的分类主要包括两种, 分别为组合逻辑控制器, 微程序控制器, 两个部分都有各自的优点与不足.
其中组合逻辑控制器结构相对较复杂, 但优点是速度较快; 微程序控制器设计的结构简单, 但在修改一条机器指令功能中, 需对微程序的全部重编.
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