中央處理器(計算機的中央處理器包括什么)

中央處理器包括:運算器和控制器。運算器是指計算機中進行各種算術和邏輯運算操作的部件, 其中算術邏輯單元是中央處理核心的部分;控制器是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和 改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動與反向的主令裝置。

中央處理器(CPU),是電子計算機的主要設備之一,電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU是計算機中負責讀取指令,對指令譯碼并執行指令的核心部件。中央處理器主要包括兩個部分,即控制器、運算器,其中還包括高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。

在計算機體系結構中,CPU 是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調配、執行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統中所有軟件層的操作,最終都將通過指令集映射為CPU的操作。

對于中央處理器來說,可將其看作一個規模較大的集成電路,其主要任務是加工和處理各種數據。傳統計算機的儲存容量相對較小,其對大規模數據的處理過程中具有一定難度,且處理效果相對較低。隨著我國信息技術水平的迅速發展,隨之出現了高配置的處理器計算機,將高配置處理器作為控制中心,對提高計算機CPU的結構功能發揮重要作用。中央處理器中的核心部分就是控制器、運算器,其對提高計算機的整體功能起著重要作用,能夠實現寄存控制、邏輯運算、信號收發等多項功能的擴散,為提升計算機的性能奠定良好基礎。

集成電路在計算機內起到了調控信號的作用,根據用戶操作指令執行不同的指令任務。中央處理器是一塊超大規模的集成電路。它由運算器、控制器、寄存器等組成,如下圖,關鍵操作在于對各類數據的加工和處理。

傳統計算機存儲容量較小,面對大規模數據集的操作效率偏低。新一代計算機采用高配置處理器作為控制中心,CPU在結構功能方面有了很大的提升空間。中央處理器以運算器、控制器為主要裝置,逐漸擴散為邏輯運算、寄存控制、程序編碼、信號收發等多項功能。這些都加快了CPU調控性能的優化升級。

核心部分

運算器

運算器是指計算機中進行各種算術和邏輯運算操作的部件, 其中算術邏輯單元是中央處理核心的部分。

(1)算術邏輯單元(ALU)。算術邏輯單元是指能實現多組 算術運算與邏輯運算的組合邏輯電路,其是中央處理中的重要組成部分。算術邏輯單元的運算主要是進行二位元算術運算,如加法、減法、乘法。在運算過程中,算術邏輯單元主要是以計算機指令集中執行算術與邏輯操作,通常來說,ALU能夠發揮直接讀入讀出的作用,具體體現在處理器控制器、內存及輸入輸出設備等方面,輸入輸出是建立在總線的基礎上實施。輸入指令包含一 個指令字,其中包括操作碼、格式碼等。

(2)中間寄存器(IR)。其長度為 128 位,其通過操作數來決定實際長度。IR 在“進棧并取數”指令中發揮重要作用,在執行該指令過程中,將ACC的內容發送于IR,之后將操作數取到ACC,后將IR內容進棧。

(3)運算累加器(ACC)。當前的寄存器一般都是單累加器,其長度為128位。對于ACC來說,可以將它看成可變長的累加器。在敘述指令過程中,ACC長度的表示一般都是將ACS的值作為依據,而ACS長度與 ACC 長度有著直接聯系,ACS長度的加倍或減半也可以看作ACC長度加倍或減半。

(4)描述字寄存器(DR)。其主要應用于存放與修改描述字中。DR的長度為64位,為了簡化數據結構處理,使用描述字發揮重要作用。

(5)B寄存器。其在指令的修改中發揮重要作用,B 寄存器長度為32位,在修改地址過程中能保存地址修改量,主存地址只能用描述字進行修改。指向數組中的第一個元素就是描述字, 因此,訪問數組中的其它元素應當需要用修改量。對于數組成來說,其是由大小一樣的數據或者大小相同的元素組成的,且連續存儲,常見的訪問方式為向量描述字,因為向量描述字中的地址為字節地址,所以,在進行換算過程中,首先應當進行基本地址 的相加。對于換算工作來說,主要是由硬件自動實現,在這個過程中尤其要注意對齊,以免越出數組界限。

控制器

控制器是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和 改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動與反向的主令裝置?？刂破饔沙绦驙顟B寄存器PSR,系統狀態寄存器SSR, 程序計數器PC,指令均存器等組成,其作為“決策機構”,主要任務就是發布命令,發揮著整個計算機系統操作的協調與指揮作用。 控制的分類主要包括兩種,分別為組合邏輯控制器、微程序控制器,兩個部分都有各自的優點與不足。其中組合邏輯控制器結構相對較復雜,但優點是速度較快;微程序控制器設計的結構簡單,但在修改一條機器指令功能中,需對微程序的全部重編。