学习笔记：计算机硬件（一）

计算机硬件（一）

CPU体系结构

CPU基本结构

• 核心部件
  1. 控制器
  2. 运算器
• 完整组成
  1. 运算器
  2. 控制器
  3. 寄存器组
  4. 缓存
  5. 总线接口单元

CPU功能

1. 指令控制：按顺序取指、译码、指令执行
2. 操作控制：协调运算器、存储器等部件完成指令操作
3. 数据运算：算数/逻辑运算
4. 时序控制：通过时序信号同步各部件操作
5. 中断处理：响应外部中断请求

运算器

• 运算器主要包括

  1. 算数逻辑单元
  2. 暂存寄存器
  3. 累加寄存器
  4. 通用寄存器组
  5. 程序状态寄存器
  6. 移位器
  7. 计数器

• 各运算器部件功能如下：

名称	英文缩写	英文全称	功能
算数逻辑单元	ALU	Arithmetic Logic Unit	执行算数运算和逻辑运算
暂存寄存器	Temp Reg	Temporary Register	临时存储参与运算的中间数据或操作数
累加寄存器	ACC	Accumulator	存储ALU的运算结果（如连续运算的中间值）
通用寄存器组	GPRs	General-purpose Registers	存放高频使用的数据或地址（如EAX、EBX等）
程序状态寄存器	PSW	Program Status Word	记录运算状态
移位器	Shifter	Shifter	执行数据的移位运算（左移/右移）

• 备注： 以上的运算器部件并不是全部，例如还有：浮点运算单元（FPU），地址运算器（AGU）等

控制器

• 控制器主要包括

  1. 程序计数器
  2. 指令寄存器
  3. 指令译码器
  4. 存储器地址寄存器
  5. 存储器数据寄存器
  6. 时序系统
  7. 微操作信号发生器

• 各控制器部件功能如下

名称	英文缩写	英文全称	功能
程序计数器	PC	Program Counter	存放下一条执行的指令的内存地址
指令寄存器	IR	Instruction Register	存储当前正在执行的指令内容
指令译码器	ID	Instruction Decoder	解析当前指令的操作码和操作数
时序系统	TCU	Timing and Control Unit	生成时钟信号，控制CPU各阶段同步
控制单元	CU	Control Unit	负责根据指令译码生成各部件的控制信号

• 备注： 以上的控制器部件并不是全部，例如还有：指令缓冲寄存器（Instruction Buffer Register）等