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【軟考】- CPU的組成

CPU主要由運算器、控制器、暫存器組合內部匯流排等部件組成

運算器

運算器由算術邏輯單元(Arithmetic and Logic Unit,  ALU)  累加暫存器、資料緩衝暫存器和狀態條件暫存器等組成,它是資料加工處理部件,用於完成計算機的各種算術和邏輯運算。相對控制器而言,運算器接受控制器的命令而進行動作,即運算器所進行的全部操作都是由控制器發出的控制訊號來指揮的,所以它是執行部件。運算器有如下兩個主要功能:
(1)執行所有的算術運算,例如加、減、乘、除等基本運算及附加運算。
(2)執行所有的邏輯運算並進行邏輯測試,例如與、或、非、零值測試或兩個值的比較等。下面簡要介紹運算器中各組成部件的功能。

(1)算術邏輯單元(ALU)。ALU是運算器的重要組成部件,負責處理資料,實現對資料的算術運算和邏輯運算。
(2)累加暫存器(AC),AC通常簡稱為累加器, 它是個通用暫存器。 其功能是當運算器的的算術邏輯單元執行算數或者邏輯運算時,為ALU提供一個運算區。例如,在執行一個減法運算前,先將被減數取出哲存在AC中,再從記憶體儲器中取出減教,然後同AC的內容相減,將所得結果送回AC中。運算結果是放在累計暫存器中的。運算的結果是放在累加暫存器中的,運算器中至少要有一個累計暫存器。

(3)資料緩衝暫存器(DR)。在對記憶體儲器進行讀/寫操作時,用DR暫時存傲由記憶體儲器讀寫的一條指令或一 個數據字,將不同時間段內讀/寫的資料隔離開來。DR的主要作用為:能為CPU和記憶體、外部裝置之間資料傳送的中轉站;作為CPU和記憶體、外圍裝置之國在操作速度上的緩衝;在單累加器結構的運算器中,  資料緩衝暫存器還可兼作為運算元暫存器。

(4)狀態條件暫存器(PSW)。PSW  儲存由算術指令和邏輯指令執行或測試的結果建立z種條件碼內容, 主要分 為狀態標誌和控制標誌, 例如運算結果進位標誌(C)、運算結果溢位標誌(V)、運算結果為0標誌(Z) 、運算結果為負標誌(N)、中斷標誌(1)、方向標誌 (D)和單步標誌等。這些標誌通常分別由1位觸發器儲存,儲存了當前指令執行完成之後的狀態。通常,一個算術操作產生一一個運算結果,而一個邏輯操作產生一 個判決。