计算机硬件——中央处理单元（CPU）

计算机组成结构（Computer Architecture）源于冯·诺伊曼计算机结构，该结构成为现代计算机系统发展的基础。将计算机硬件划分为5个部分：处理器、存储器、总线、接口和外部设备。

1. 处理器（Central Proccessing Unit，CPU）

1.1 CPU的功能

• 程序控制
  CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序，这是CPU的重要功能。
• 操作控制
  一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成，CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件，控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
• 时间控制
  CPU对各种操作进行时间上的控制，即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
• 数据处理
  CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理，数据加工处理的结果被人们所利用。所以，对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。

此外，CPU还需要对系统内部和外部的中断或异常做出响应，进行相应的处理。

1.2 CPU的组成

• 运算器
  执行所有的算术运算，比如加减乘除等；执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试，如与或非比较等。概括：数据加工、算数运算、逻辑运算。

单元	缩写	功能
算术逻辑单元	ALU	实现对数据的算术和逻辑运算
累加寄存器 （考点）	AC	运算结果或源操作数的存放区
数据缓冲寄存器	DR	暂时存放内存的指令或数据
状态条件寄存器	PSW	保存指令运行结果的条件码内容，如溢出标志等

• 控制器
  控制整个CPU的工作，最为重要。概括：保证指令执行、处理异常事件。

单元	缩写	功能
指令寄存器	IR	暂存CPU执行指令
程序计数器 （考点）	PC	存放指令执行地址
地址寄存器	AR	保存当前CPU所访问的内存地址
指令译码器	ID	分析指令操作码

• 寄存器组
  保存程序的中间结果。
• 内总线
  用于各类芯片内部互连，传输地址和数据，也可称为片上总线（On-Chip Bus）或片内总线。

注意，程序员可以通过汇编语言对寄存器进行操作。