CPU也就是中央處理器，是軟件評測師考試的高頻考點，經常出現在上午場的客觀選擇題當中。計算機的基本硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。運算器、控制器等部件被集成在一起統稱為中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)。CPU是硬件系統的核心，用于數據的加工處理，能完成各種算術、邏輯運算及控制功能。下面就CPU的基礎知識進行總結學習。

一、CPU的功能

（1）程序控制：CPU通過執行指令來控制程序的執行順序，這是CPU的重要功能。

（2）操作控制：一條指令功能的實現需要若干操作信號配合來完成，CPU產生每條指令的操作信號并將操作信號送往不同的部件，控制相應的部件按指令的功能要求進行操作。

（3）時間控制：CPU對各種操作進行時間上的控制，即指令執行過程中操作信號的出現時間、持續時間及出現的時間順序都需要進行嚴格控制。

（4）數據處理：CPU通過對數據進行算術運算及邏輯運算等方式進行加工處理，數據加工處理的結果被人們所利用。所以，對數據的加工處理也是CPU最根本的任務。


二、CPU的組成部件

CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等部件組成，具體如下所示：

（1）運算器：是數據加工處理部件，用于完成計算機的各種算術和邏輯運算。相對控制器而言，運算器接受控制器的命令而進行動作，即運算器所進行的全部操作都是由控制器發出的控制信號來指揮的，所以它是執行部件。運算器中各組成部件如下所示：

①算術邏輯單元（ALU）：負責處理數據，實現對數據的算術運算和邏輯運算。

②累加寄存器(AC)：通常簡稱為累加器，它是一個通用寄存器，其功能是當運算器的算術邏輯單元執行算術或邏輯運算時，為ALU提供一個工作區。例如，在執行一個減法運算前，先將被減數取出暫存在AC中，再從內存儲器中取出減數，然后同AC的內容相減，將所得的結果送回AC中。運算的結果是放在累加器中的，運算器中至少要有一個累加寄存器。

③數據緩沖寄存器(DR)：在對內存儲器進行讀/寫操作時，用DR暫時存放由內存儲器讀/寫的一條指令或一個數據字， 將不同時間段內讀/寫的數據隔離開來。

④狀態條件寄存器(PSW)：PSW保存由算術指令和邏輯指令運行或測試的結果建立的各種條件碼內容，主要分為狀態標志和控制標志。這些標志通常分別由1位觸發器保存，保存了當前指令執行完成之后的狀態。


（2）控制器：運算器只能完成運算，而控制器用于控制整個CPU的工作，它決定了計算機運行過程的自動化。它不僅要保證程序的正確執行，而且要能夠處理異常事件。控制器的組成部件如下所示：

①指令寄存器(IR)：當CPU執行一條指令時，先把它從內存儲器取到緩沖寄存器中，再送入IR暫存，指令譯碼器根據IR的內容產生各種微操作指令，控制其他的組成部件工作，完成所需的功能。

②程序計數器(PC)：PC具有寄存信息和計數兩種功能，又稱為指令計數器。程序的執行分兩種情況，一是順序執行，二是轉移執行。在程序開始執行前，將程序的起始地址送入PC，該地址在程序加載到內存時確定，因此PC的內容即是程序第一條指令的地址。執行指令時，CPU將自動修改PC的內容，以便使其保持的總是將要執行的下一條指令的地址。

③地址寄存器(AR)：AR保存當前CPU所訪問的內存單元的地址。由于內存和CPU存在著操作速度上的差異，所以需要使用AR保持地址信息，直到內存的讀/寫操作完成為止。

④指令譯碼器(ID)：指令分為操作碼和地址碼兩部分，為了能執行任何給定的指令，必須對操作碼進行分析，以便識別所完成的操作。指令譯碼器就是對指令中的操作碼字段進行分析解釋，識別該指令規定的操作，向操作控制器發出具體的控制信號，控制各部件工作，完成所需的功能。

⑤定時與控制電路（PLA）：產生各種微操作控制信號。


（3）寄存器組：寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。運算器和控制器中的寄存器是專用寄存器，其作用是固定的。通用寄存器用途廣泛并可由程序員規定其用途，其數目因處理器不同有所差異。


（4）內部總線：CPU內部總線將運算器、控制器和寄存器組等連接在一起。