CPU由运算器和控制器组成。这两个部分是CPU的核心。

1. 运算器

运算器是计算机中的执行部件，它根据控制器的命令执行操作，处理信息。运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器(AC)、数据缓冲寄存器(DR)和状态条件寄存器(PSW)及通用寄存器组(REG)等组成。现代许多CPU还内置了协处理器，主要负责浮点运算和向量运算。

- 算术逻辑单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)

ALU负责执行定点算术运算（加、减、乘、除）、逻辑运算（与、或、非、异或）以及移位操作等。ALU通常有两个输入端和一个输出端。

- 浮点运算单元FPU(Floating Point Unit)

FPU负责浮点运算和高精度整数运算。一些FPU还具有向量运算的功能，而其他一些则具有专门的向量处理单元。

- 通用寄存器组

通用寄存器组是一组快速的存储器，用于保存运算的操作数和中间结果。在通用寄存器的设计上，RISC与CISC有很大的不同。CISC的寄存器通常很少，主要是受到当时硬件成本的限制。例如，x86指令集只有8个通用寄存器。因此，CISC的CPU在执行指令时，大多数时间是在访问存储器中的数据，而不是寄存器，这会减慢整个系统的速度。而RISC系统通常具有许多通用寄存器，并采用重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术，以充分利用寄存器资源。对于x86指令集只支持8个通用寄存器的缺点，Intel和AMD的最新CPU采用了一种称为“寄存器重命名”的技术，这种技术使x86 CPU的寄存器可以突破8个的限制，达到32个甚至更多。不过，与RISC相比，采用这种技术的寄存器操作要多出一个时钟周期，用于寄存器的重命名。

- 专用寄存器

专用寄存器通常是状态寄存器，不能通过程序改变，由CPU自己控制，表示某种状态。

2. 控制器

控制器是计算机中发布命令的“决策机构”，负责协调和指挥整个计算机系统的操作。它接受来自主存储器的指令，根据各条机器指令的不同功能和要求，正确、严格地按照一定的时间顺序为各个部件提供操作控制信号，并控制各个寄存器之间、CPU与主存及I/O设备之间的数据流向。

信息要在不同部件之间流动，就必须有传送的通路。多个寄存器之间传送信息的路径称为数据通路。信息从哪里开始，中间经过哪个寄存器或多路开关，最后传送到哪个寄存器，都需要控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务，由称为操作控制器的部件来完成。操作控制器的功能是根据指令操作码和时序信号，产生各种微操作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制。根据操作控制器的组成及产生微操作控制信号方法的不同，控制器可分为：

- 硬布线控制器，采用组合逻辑技术或门启模阵列实现。

- 微程序控制器，采用存储逻辑实现。

无论是硬布线控制器还是微程序控制器，它们所产生的控制信号都是在称为时序发生器的部件所产生的连续时序信号的同步下产生的，由这些控制信号控制计算机的各个部件有条不紊地工作。

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文章来源：天狐定制

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