CPU也就是中央处理器，是软件评测师考试的高频考点，经常出现在上午场的客观选择题当中。计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。运算器、控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit, CPU)。CPU是硬件系统的核心，用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。下面就CPU的基础知识进行总结学习。
一、CPU的功能
（1）程序控制：CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序，这是CPU的重要功能。
（2）操作控制：一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成，CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同的部件，控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。
（3）时间控制：CPU对各种操作进行时间上的控制，即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
（4）数据处理：CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理，数据加工处理的结果被人们所利用。所以，对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。
二、CPU的组成部件
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成，具体如下所示：
（1）运算器：是数据加工处理部件，用于完成计算机的各种算术和逻辑运算。相对控制器而言，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件。运算器中各组成部件如下所示：
①算术逻辑单元（ALU）：负责处理数据，实现对数据的算术运算和逻辑运算。
②累加寄存器(AC)：通常简称为累加器，它是一个通用寄存器，其功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。例如，在执行一个减法运算前，先将被减数取出暂存在AC中，再从内存储器中取出减数，然后同AC的内容相减，将所得的结果送回AC中。运算的结果是放在累加器中的，运算器中至少要有一个累加寄存器。
③数据缓冲寄存器(DR)：在对内存储器进行读/写操作时，用DR暂时存放由内存储器读/写的一条指令或一个数据字， 将不同时间段内读/写的数据隔离开来。
④状态条件寄存器(PSW)：PSW保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容，主要分为状态标志和控制标志。这些标志通常分别由1位触发器保存，保存了当前指令执行完成之后的状态。
（2）控制器：运算器只能完成运算，而控制器用于控制整个CPU的工作，它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行，而且要能够处理异常事件。控制器的组成部件如下所示：
①指令寄存器(IR)：当CPU执行一条指令时，先把它从内存储器取到缓冲寄存器中，再送入IR暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需的功能。
②程序计数器(PC)：PC具有寄存信息和计数两种功能，又称为指令计数器。程序的执行分两种情况，一是顺序执行，二是转移执行。在程序开始执行前，将程序的起始地址送入PC，该地址在程序加载到内存时确定，因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。
③地址寄存器(AR)：AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在着操作速度上的差异，所以需要使用AR保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。
④指令译码器(ID)：指令分为操作码和地址码两部分，为了能执行任何给定的指令，必须对操作码进行分析，以便识别所完成的操作。指令译码器就是对指令中的操作码字段进行分析解释，识别该指令规定的操作，向操作控制器发出具体的控制信号，控制各部件工作，完成所需的功能。
⑤定时与控制电路（PLA）：产生各种微操作控制信号。
（3）寄存器组：寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器，其作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途，其数目因处理器不同有所差异。
（4）内部总线：CPU内部总线将运算器、控制器和寄存器组等连接在一起。
下面是近几年对中央处理器CPU考察过的真题，以后仍是考试出题的重点，大家要重视起来。
【2017年3题】CPU中设置了多个寄存器，其中，( )用于保存待执行指令的地址。
A、通用寄存器
B、程序计数器
C、指令寄存器
D、地址寄存器
解析：本题考查控制器中程序计数器的基础知识。
通用寄存器：用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。
程序计数器：用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。
指令寄存器：临时放置从内存里面取得的程序指令的寄存器，用于存放当前从主存储器读出的正在执行的一条指令。
地址寄存器：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
故正确答案为：B
【2017年5题】CPU是一块超大规模的集成电路，其中主要部件有（ ）。
A、运算器、控制器和系统总线
B、运算器、寄存器组和内存储器
C、控制器、运算器和寄存器组
D、运算器、寄存器和寄存器组
解析：本题考查CPU主要部件的基础知识。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
故正确答案为：C
【2019年3题】CPU执行指令时，先要根据程序计数器将指令从内存读取出并送入（ ），然后译码并执行。
A、数据寄存器
B、累加寄存器
C、地址寄存器
D、指令寄存器
解析：本题考查CPU的基础知识。
指令寄存器(IR)：当CPU执行一条指令时，先把它从内存储器取到缓冲寄存器中，再送入指令寄存器（IR）暂存，指令译码器根据指令寄存器（IR）的内容产生各种微操作指令，控制其他的组成部件工作，完成所需的功能。
故正确答案为：D
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写于2021年9月1日
作者：昊洋讲师
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