計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)方面的知識(shí)，對(duì)于一些非科班出身的同學(xué)來(lái)講，一直是他們心中的痛，而對(duì)于科班出身的同學(xué)，很多同學(xué)在工作之后，也意識(shí)到自身所學(xué)知識(shí)的不足與欠缺，想回頭補(bǔ)補(bǔ)基礎(chǔ)知識(shí)。關(guān)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程很多，內(nèi)容繁雜，但無(wú)論是相關(guān)書(shū)籍還是大學(xué)課程，都有點(diǎn)脫離工作。特別地，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)體系龐雜，想要從零學(xué)習(xí)或者復(fù)習(xí)都耗時(shí)耗力。
有鑒于此，本系列文章將帶你更快的補(bǔ)足編程必備基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋計(jì)算機(jī)領(lǐng)域三大基礎(chǔ)知識(shí)：計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這些都是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程里面最重要的內(nèi)容。文章對(duì)這些內(nèi)容做了提煉和總結(jié)，摒棄了作為程序員不需要掌握的知識(shí)。
目的是：
- 幫助大家形成計(jì)算機(jī)知識(shí)的結(jié)構(gòu)體系
- 幫助大家理解計(jì)算機(jī)底層原理
- 幫助大家在工作實(shí)踐中借鑒其中的優(yōu)秀設(shè)計(jì)
本篇是計(jì)算機(jī)組成原理之CPU的控制器和運(yùn)算器
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控制器
控制器是CPU的組成部分，用于協(xié)調(diào)和控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，它的構(gòu)成如下圖所示：
下面逐一簡(jiǎn)單介紹。
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter）
簡(jiǎn)稱PC，用來(lái)存儲(chǔ)從內(nèi)存提取的下一條指令的地址。當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令時(shí)，首先需要根據(jù)PC中存放的指令地址，將指令由內(nèi)存取到指令寄存器中，此過(guò)程稱為“取指令”。與此同時(shí)，PC中的地址或自動(dòng)加1或由轉(zhuǎn)移指針給出下一條指令的地址，此后經(jīng)過(guò)分析指令，執(zhí)行指令，完成第一條指令的執(zhí)行，而后根據(jù)PC取出第二條指令的地址，如此循環(huán)，執(zhí)行每一條指令，保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去。
時(shí)序發(fā)生器
用于發(fā)送時(shí)序脈沖，CPU依據(jù)不同的時(shí)序脈沖有節(jié)奏地進(jìn)行工作，類似于CPU的節(jié)拍器。
指令編譯器
用于翻譯指令及控制傳輸指令包含的數(shù)據(jù)。
指令寄存器
用于緩存從內(nèi)存或高速緩存里取出的指令，CPU執(zhí)行指令時(shí)，就可以從指令寄存器中取出相關(guān)指令來(lái)進(jìn)行執(zhí)行。
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保存當(dāng)前CPU正要訪問(wèn)的內(nèi)存單元的地址，通過(guò)總線跟主存通信。
主存數(shù)據(jù)寄存器
保存當(dāng)前CPU正要讀或?qū)懙闹鞔鏀?shù)據(jù)，通過(guò)總線與主存通信。
通用寄存器
用于暫時(shí)存放或傳送數(shù)據(jù)或指令。
運(yùn)算器
運(yùn)算器是用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算加工的。
數(shù)據(jù)緩沖器
分為輸入緩沖和輸出緩沖，輸入緩沖暫時(shí)存放外設(shè)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，輸出緩沖暫時(shí)存放送往外設(shè)的數(shù)據(jù)。
ALU
算數(shù)邏輯單元，是運(yùn)算器的主要部件，能完成常見(jiàn)的位運(yùn)算（左移、右移、與、或、非等）和算術(shù)運(yùn)算（加減乘除等）。
狀態(tài)字寄存器
存放運(yùn)算狀態(tài)（條件碼、進(jìn)位、溢出、結(jié)果正負(fù)等）和運(yùn)算控制信息。
通用寄存器
暫時(shí)存放或傳送數(shù)據(jù)或指令，保存ALU的運(yùn)算中間結(jié)果。
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