本文共--字 阅读约--分钟 | 浏览: -- Last Updated: 2021-04-18
CPU (Central Processing Unit) 即中央处理器，计算机对信息进行处理（或计算）是通过程序的执行来实现的，CPU要控制整个程序的执行，它应具有以下基本功能：
除了以上4个基本功能外，CPU还必须能控制程序的输入和运算结果的输出，以及对总线管理，甚至能处理机器运行过程中出现的异常情况（如掉电）和特殊请求（如打印机请求打印一行字符），即应具有中断处理能力。
现代CPU主要由运算器、控制器和Cache三大部分组成。
运算器：是计算机的加工处理部件，是CPU的重要组成部分，运算器执行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，它是计算机的执行部件。
控制器：主要是程序计数器 (Program Counter, PC)、指令寄存器 (Instruction Register, IR)、指令译码器 (Instruction Decoder, ID)、微命令发生器 (Operate Controller, OC)和时序信号产生器组成，负责协调并控制计算机个功能部件执行程序的指令序列。基本功能是：
寄存器（Cache）: 是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果以及控制、状态等信息的。
程序计数器：为了保证程序能够连续执行下去，CPU必须具有某种手段来确定下一条指令的地址，而程序计算器正是起到这种作用的专用寄存器。在程序开始执行前，必须将程序的第一条指令所在的存储单元地址送入PC，当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，其内容总是保持将要提取的下一条指令地址。
指令寄存器IR：用于暂存从存储器取出的当前指令码，以保证在指令执行期间能够指令译码器ID提供稳定可靠的指令码，IR中操作码字段的输出就是指令译码器ID的输入，操作码一经译码后，即可向微命令发火说呢过器发出具体操作的特定控制信号。
状态字寄存器：用来存放程序状态字，程序状态字 (Program Status Word, PSW)用于记录现行程序的运行状态和机器的工作方式，是参与控制程序执行的重要依据之一，主要包含两部分内容，状态标志与控制标志。
存储器地址寄存器 (Memory Address Register, MAR)用来保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存和CPU之间存在着操作速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。
存储器数据寄存器 (Memory Data Register, MDR)用来暂时存放CPU与存储器或I/O设备之间待传送的数据。作用是:
通常把各寄存器之间信息流动的通路，称为“数据通路”，对于信息从什么地方开始，中间经过哪些部件、最后传送到哪个寄存器都要加以控制，这些控制功能是由微命令发生器来完成的。微命令发生器的功能，就是根据指令操作码和时序信号产生各种操作控制信号，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。
因为计算机高速地进行工作，每一工作的时间都是极其严格的，不能出现丝毫差错，时序信号产生器的作用就是对各种操作实施时间上的控制。
计算机之所以能自动工作，是因为CPU能自动地从存储器里取出一条指令并执行这条指令；紧接着又取出一条指令，执行指令… 周而复始，构成一个封闭的循环，除非遇到停机指令才能停止执行。
CPU取出一条指令并分析指令、执行该指令，都要完成一系列的操作，完成这一系列操作所需要的时间称为一个指令周期，指令周期通常用若干个CPU周期来表示，每个CPU周期完成一项基本任务，如取指令、取操作数、寻址等等，由于指令的功能不同，所以包含的CPU周期有的多，有的少。
MOV 传送指令， MOV A, B 把B中的数据传给A，一般包含两个CPU周期，取指令和执行指令，其中取值周期CPU执行的动作如下：
MOV执行周期中，CPU执行的动作如下：
LAD 取数指令，LAD B, [30] 从内存30号单元中取数传给B。由三个CPU周期组成，第一个CPU周期为取值周期，执行周期由另外两个CPU周期组成。
取值周期与MOV指令一样，而LAD的执行周期为：
ADD 加法指令，ADD A, B 执行 A + B 结果赋给A，其指令周期由两个CPU周期完成，一个CPU周期为取指周期，一个CPU为执行周期。
取指周期与MOV指令一样，而ADD的执行周期为：
STA存数指令，STA I[31] A，把 A 中的数据存入31号单元的内容为地址的内存单元中，即 [A] -> (31)，其指令周期由四个CPU周期组成，其中一个CPU周期为取指周期，三个CPU周期为执行周期。
取指周期与MOV指令一样，而STA的执行周期为：
JMP无条件转移指令，JMP 22 下一条指令转移到22号单元去取，即 22 -> PC，其指令周期为一个取值周期和一个执行周期。
执行周期的CPU执行动作如下：