物理結(jié)構(gòu)

CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。

邏輯部件

英文Logic components；運算邏輯部件?？梢詧?zhí)行定點或浮點算術(shù)運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執(zhí)行地址運算和轉(zhuǎn)換。

更細一點，從實現(xiàn)的功能方面看，CPU大致可分為如下八個邏輯單元：

（1）指令寄存器 ：它是芯片上的指令倉庫，有了它CPU就不必停下來查找計算機內(nèi)存中的指令，從而大幅提高了CPU的運算速度。

（2）指令譯碼器 ：它負責將復雜的機器語言指令解譯成運算邏輯單元（ALU）和寄存器能夠理解的簡單格式，就像一位外交官。

（3）控制單元 ：既然指令可以存入CPU，而且有相應(yīng)指令來完成運算前的準備工作，背后自然有一個扮演推動作用的角色——它便是負責整個處理過程的操作控制器。根據(jù)來自譯碼單元的指令，它會生成控制信號，告訴運算邏輯單元（ALU）和寄存器如何運算、對什么進行運算以及對結(jié)果進行怎樣的處理。

（4）寄存器 ：它對于CPU來說非常的重要，除了存放程序的部分指令，它還負責存儲指針跳轉(zhuǎn)信息以及循環(huán)操作命令，是運算邏輯單元（ALU）為完成控制單元請求的任務(wù)所使用的數(shù)據(jù)的小型存儲區(qū)域，其數(shù)據(jù)來源可以是高速緩存、內(nèi)存、控制單元中的任何一個。

（5）邏輯運算單元（ALU） ：它是CPU芯片的智能部件，能夠執(zhí)行加、減、乘、除等各種命令。此外，它還知道如何讀取邏輯命令，如或、與、非。來自控制單元的訊息將告訴運算邏輯單元應(yīng)該做些什么，然后運算單元會從寄存器中間斷或連續(xù)提取數(shù)據(jù)，完成最終的任務(wù)。

（6）預(yù)取單元 ：PU效能發(fā)揮對其依賴非常明顯，預(yù)取中率的高低直接關(guān)系到CPU核心利用率的高低，進而帶來指令執(zhí)行速度上的不同。根據(jù)命令或要執(zhí)行任務(wù)所提出的要求，何時時候，預(yù)取單元都有可能從指令高速緩存或計算機內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)和指令。當指令到達時，預(yù)取單元最重要的任務(wù)就是確保所有指令均排列正確，然后發(fā)送給譯碼單元。

（7）總線單元 ：它就像一條高速公路，快速完成各個單元間的數(shù)據(jù)交換，也是數(shù)據(jù)從內(nèi)存流進和流出CPU的地方。

（8）數(shù)據(jù)高速緩存 ：存儲來自譯碼單元專門標記的數(shù)據(jù)，以備邏輯運算單元使用，同時還準備了分配到計算機不同部分的最終結(jié)果。

寄存器

寄存器部件，包括寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定點數(shù)和浮點數(shù)兩類，它們用來保存指令執(zhí)行過程中臨時存放的寄存器操作數(shù)和中間（或最終）的操作結(jié)果。 通用寄存器是重要部件之一。

控制器

英文Control unit；控制部件，主要是負責對指令譯碼，并且發(fā)出為完成每條指令所要執(zhí)行的各個操作的控制信號。

其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是以微存儲為核心的微程序控制方式；一種是以邏輯硬布線結(jié)構(gòu)為主的控制方式。

微存儲中保持微碼，每一個微碼對應(yīng)于一個最基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構(gòu)成微程序。處理器在對指令譯碼以后，即發(fā)出一定時序的控制信號，按給定序列的順序以微周期為節(jié)拍執(zhí)行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執(zhí)行。

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