【考點七】 控制器

　　1.控制器在CPU中的位置中央處理器(CPU)由兩個主要部分——控制器及運算器組成。其中程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器等組成了控制器。它是對計算機發布命令的“決策機構”，協調和指揮整個計算機系統的操作，因此，它處于CPU中極其重要的位置。在CPU中，除算術邏輯單元(ALU)及累加器外，尚有下列邏輯部件：

　　(1)緩沖寄存器(DR)緩沖寄存器用來暫時存放由內存儲器讀出的一條指令或一個數據字;反之，當向內存存入一條指令或一個數據字時，也暫時將它們存放在這里。緩沖寄存器的作用是：

　　①作為CPU和內存、外部設備之間信息傳送的中轉站;

　　②補償CPU和內存、外部設備之間在操作速度上的差別;

　　③在單累加器結構的運算器中，緩沖寄存器還可兼作為操作數寄存器。

　　(2)指令寄存器(IR)指令寄存器用來保存當前正在執行的一條指令。指令劃分為操作碼和地址碼字段，它們由二進制數字組成。為執行任何給定的指令，必須對操作碼進行譯碼，以便指出所要求的操作。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經譯碼后，即可向操作控制器發出具體操作的特定信號。

　　(3)程序計數器(PC)為了保證程序能夠連續地執行下去，CPU必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。而程序計數器(PC)正是起到這種作用，所以通常又稱其為指令計數器。(

　　4)地址寄存器(AR)地址寄存器用來保存當前CPU所要訪問的內存單元的地址。由于在內存和CPU之間存在著操作速度上的差別，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內存讀/寫操作完成為止。

　　(5)累加寄存器(AC)累加寄存器AC通常簡稱為累加器。它的功能是：當運算器的算術/邏輯單元(ALU)執行全部算術和邏輯運算時，為ALU提供一個工作區。例如，在執行一個加法前，先將一個操作數暫時存放在AC中，再從存放中取出另一個操作數，然后同AC的內容相加，所得結果送回AC中，而AC中原有的內容隨即被破壞。顧名思義，累加寄存器用來暫時存放ALU運算的結果信息。顯然，運算器中至少要有一個累加寄存器。由于運算器的結構不同，可采用多個累加寄存器。

　　(6)狀態寄存器(SR)狀態寄存器保存由算術指令和邏輯指令運行或測試結果建立的各種狀態碼內容。

　　(7)操作控制器操作控制器的功能，就是根據指令操作碼和時序信號，產生各種操作控制信號，以便正確地建立數據通路，從而完成取指令和執行指令的控制。根據設計方法不同，操作控制器可分為組合邏輯型、存儲邏輯型、組合邏輯與存儲邏輯結合型三種。第一種稱為常規控制器，它是采用組合邏輯技術來實現的;第二種稱為微程序控制器，它是采用存儲邏輯來實現的;第三種稱為PLA控制器，它是吸收前兩種的設計思想來實現的。

　　(8)時序產生器CPU中除了操作控制器外，還必須有時序產生器，因為計算機高速地進行工作，每一動作的時間是非常嚴格的，不能有任何差錯。時序產生器的作用，就是對各種操作實施時間上的控制。

　　2.控制器的組成運算器包括ALU、累加器、數據緩沖寄存器和狀態寄存器，而控制器的核心是操作控制器，圍繞它的有程序計數器(PC)、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)和時序產生器。

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