软件设计师七（CPU组成）
CPU组成
计算机结构
CPU结构
运算器
算术逻辑单元ALU
功能：完成算术运算和逻辑运算累加寄存器AC
功能：暂时存放ALU运算的结果数据数据缓冲寄存器（Data Register,DR）
功能：暂时存放由内存储器读出的一条指令或一个数据字状态条件寄存器（PSW，Program Status Word）
功能：保存由算术指令和逻辑指令运行的各种条件码内容，如运算结果进位标志（C），中断标志（I），方向标志（D）和单步标识。
控制器
- 程序计数器PC
当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为“取指令”。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令，执行指令。完成第一条指令的执行，而后根据PC取出第二条指令的地址，如此循环，执行每一条指令。 - 指令寄存器（IR，Instruction Register）
指令寄存器（IR，Instruction Register），用于暂存当前正在执行的指令。指令寄存器的时钟信号是clk，在clk的上升沿触发。指令寄存器将数据总线送来的指令存入16位的寄存器中，但并不是每次数据总线上的数据都需要寄存，因为数据总线上有时传输指令，有时传输数据。由CPU状态控制器的 Ir_ena 信号控制数据是否需要寄存。复位时，指令寄存器被清零 。 - 指令译码器
指令译码器(Instruction Decoder,ID)是控制器中的主要部件之一。计算机能且只能执行“指令”。指令由操作码和地址码组成。操作码表示要执行的操作性质，即执行什么操作，或做什么；地址码是操作码执行时的操作对象的地址。计算机执行一条指定的指令时，必须首先分析这条指令的操作码是什么，以决定操作的性质和方法，然后才能控制计算机其他各部件协同完成指令表达的功能。这个分析工作由指令译码器来完成。指令执行通过控制部件进行指令译码，标量指令由标量处理机执行向量指令各Cache控制器监听总线所有操作，并对操作做相应处理（修改或作废），如MESI协议。 - 时序部件
时序部件主要由主时钟源、节拍发生器和启停控制逻辑组成。其中的关键部件是节拍发生器。节拍发生器可以是一个环形计数器，也可以是一个计数译码电路。时钟电路包括一个晶体控制的振荡电路。晶体振荡器产生一个连续的正弦输出，正弦波转换为数字电路所需的方波。方波提供快速上升和下降的边界以触发事件。时钟频率越快，数据处理越快，处理频率来源于时钟频率。时钟是产生周期信号的基本方法，这些周期信号用于实现包括计算机在内的电子设备的同步。
试题
在CPU中，常用来为ALU执行算术逻辑运算提供数据并暂存运算结果的寄存器是（1）。
A.程序计数器 B.状态寄存器 C.通用寄存器 D.累加寄存器
【答案】D
【解析】本题考查计算机系统基础知识。 CPU 中有一些重要的寄存器，程序计数器（ PC ）用于存放指令的地址。 当程序顺序执行时，每取出一条指令， PC
内容自动增加一个值，指向下一条要取的指令，当程序出现转移时，则将转移地址送入PC，然后由PC给出新的指令地址。
状态寄行器用于记录运算中产生的标志信息。状态寄存器中的每一位单独使用，成为标志位。标志位的取值反映了ALU当前的工作状态，可以作为条件转移指令的转移条件。典型的标志位有以下几种：进位标志位（C）、零标志位（Z）、符号标志位（S）、溢出标志位（V）、奇偶标志位（P）。
通用寄存器组是CPU中的一组工作寄存器，运算时用于暂存操作数或地址。在程序中使用通用寄存器可以减少访问内存的次数，提高运算速度。累加器（accumulator）是一个数据寄存器，在运算过程中暂时存放操作数和中间运算结果，不能用于长时间地保存一个数据。
计算机在一个指令周期的过程中，为从内存读取指令操作码，首先要将（2）的内容送到地址总线上。
A.指令寄存器（IR）
B.通用寄存器（GR）
C.程序计数器（PC）
D.状态寄存器（PSW）
【答案】C
【解析】 PC（程序计数器）是用于存放下一条指令所在单元的地址。当执行一条指令时，处理器首先需要从PC中取出指令在内存中的地址，通过地址总线寻址获取。
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