計算機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：西門子控制器、運(yùn)算器、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備，其中，西門子控制器和運(yùn)算器統(tǒng)稱為中央處理器。簡稱CPU.它是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的指揮中心.它包括西門子控制器和運(yùn)算器兩個部件,其中,西門子控制器的功能是控制計算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作,運(yùn)算器則是負(fù)責(zé)計算機(jī)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算.

 

　?。ㄒ唬┻\(yùn)算器

 

　　1、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU（ArithmeticandLogicUnit）

 

　　ALU主要完成對二進(jìn)制數(shù)據(jù)的定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算（加減乘除）、邏輯運(yùn)算（與或非異或）以及移位操作。在某些CPU中還有專門用于處理移位操作的移位器。

 

　　通常ALU由兩個輸入端和一個輸出端。整數(shù)單元有時也稱為IEU（IntegerExecutionUnit）。我們通常所說的“CPU是XX位的”就是指ALU所能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。

 

　　2、浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU（FloatingPointUnit）

 

　　FPU主要負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算和高精度整數(shù)運(yùn)算。有些FPU還具有向量運(yùn)算的功能，另外一些則有專門的向量處理單元。

 

　　3、通用寄存器組

 

　　通用寄存器組是一組最快的存儲器，用來保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果。

 

　　在通用寄存器的設(shè)計上，RISC與CISC有著很大的不同。CISC的寄存器通常很少，主要是受了當(dāng)時硬件成本所限。比如x86指令集只有8個通用寄存器。所以，CISC的CPU執(zhí)行是大多數(shù)時間是在訪問存儲器中的數(shù)據(jù)，而不是寄存器中的。這就拖慢了整個系統(tǒng)的速度。而RISC系統(tǒng)往往具有非常多的通用寄存器，并采用了重疊寄存器窗口和寄存器堆等技術(shù)使寄存器資源得到充分的利用。

 

　　對于x86指令集只支持8個通用寄存器的缺點(diǎn)，Intel和AMD的最新CPU都采用了一種叫做“寄存器重命名”的技術(shù)，這種技術(shù)使x86CPU的寄存器可以突破8個的限制，達(dá)到32個甚至更多。不過，相對于RISC來說，這種技術(shù)的寄存器操作要多出一個時鐘周期，用來對寄存器進(jìn)行重命名。

 

　　4、專用寄存器

 

　　專用寄存器通常是一些狀態(tài)寄存器，不能通過程序改變，由CPU自己控制，表明某種狀態(tài)。

 

　　（二）西門子控制器

 

　　運(yùn)算器只能完成運(yùn)算，而西門子控制器用于控制著整個CPU的工作。

 

　　1、指令西門子控制器

 

　　指令西門子控制器是西門子控制器中相當(dāng)重要的部分，它要完成取指令、分析指令等操作，然后交給執(zhí)行單元（ALU或FPU）來執(zhí)行，同時還要形成下一條指令的地址。

 

　　2、時序西門子控制器

 

　　時序西門子控制器的作用是為每條指令按時間順序提供控制信號。時序西門子控制器包括時鐘發(fā)生器和倍頻定義單元，其中時鐘發(fā)生器由石英晶體振蕩器發(fā)出非常穩(wěn)定的脈沖信號，就是CPU的主頻；而倍頻定義單元則定義了CPU主頻是存儲器頻率（總線頻率）的幾倍。

 

　　3、總線西門子控制器

 

　　總線西門子控制器主要用于控制CPU的內(nèi)外部總線，包括地址總線、數(shù)www.zdyan.com據(jù)總線、控制總線等等。

 

　　4、中斷西門子控制器

 

　　中斷西門子控制器用于控制各種各樣的中斷請求，并根據(jù)優(yōu)先級的高低對中斷請求進(jìn)行排隊，逐個交給CPU處理。