中央處理器cpu主要由什麼組成

中央處理器cpu主要由運算器和控制器組成。運算器是電腦中執行各種算術運算和邏輯運算運算的元件，由算術邏輯單元（ALU）、累加器、狀態暫存器、通用暫存器組等組成。控制器是電腦的神經中樞，指揮全機中各個部件自動協調工作；控制器由程式計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構” ，即完成協調和指揮整個電腦系統的操作。

本文操作環境：windows10系統、thinkpad t480電腦。

CPU主要由運算器和控制器所組成。

中央處理器（CPU），是電子電腦的主要裝置之一，電腦中的核心配件。其功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。 CPU是電腦中負責讀取指令，對指令譯碼並執行指令的核心元件。

中央處理器主要包括兩個部分，分別是控制器、運算器，其中還包括高速緩衝記憶體及實現它們之間聯繫的資料、控制的匯流排。電子電腦三大核心零件就是CPU、內部記憶體、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理資料。

運算元

運算子：arithmetic unit，電腦中執行各種算術運算和邏輯運算運算的元件。

運算子由算術邏輯單元（ALU）、累加器、狀態暫存器、通用暫存器群組等組成。算術邏輯運算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補等操作。計算機運作時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的資料來自記憶體；處理後的結果資料通常會送回記憶體，或暫時寄存在運算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。

運算器是電腦中處理資料的功能部件。對資料處理主要包括資料的算術運算和邏輯資料的邏輯運算。因此，實現對資料的算術與邏輯運算是運算器的核心功能。

運算子的基本功能是完成對各種資料的加工處理，例如算術四則運算，與、或、求反等邏輯運算，算術和邏輯移位操作，比較數值，變更符號，計算主存位址等。

運算器中的暫存器用於暫時保存參加運算的資料和運算的中間結果等。運算器中也要設定對應的部件，用來記錄一次運算結果的特徵情況，如是否溢出，結果的符號位，結果是否為零等。

運算子類型：

電腦所採用的運算子類型很多，從不同的角度分析，就有不同的分類方法。

• 從小數點的表示形式可分為定點運算器和浮點運算器。

  • 定點運算器只能做定點數運算，特點是機器數所表示的範圍較小，但結構較簡單。

  • 浮點運算子功能較強，既能對浮點數，又能對定點數進行運算，其數的表示範圍很大，但結構相當複雜。

• 從進位制方面分為二進位運算子和十進位運算器。

  • 一般電腦都採用二進位運算器，隨著電腦廣泛應用於商業和資料處理，越來越多的機器擴充十進位運算的功能，使運算器既能完成二進制的運算，也能完成十進制運算。

電腦中運算元需要具有完成多種運算運算的功能，因而必須將各種演算法綜合起來，設計一個完整的運算元件。

控制器

控制器是電腦的神經中樞，指揮全機中各個部件自動協調工作。在控制器的控制下，電腦能夠自動按照程式設定的步驟進行一系列操作，以完成特定任務。它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個電腦系統的操作。

控制器內部的主要部件如下：

• ①指令暫存器：存放由記憶體取得的指令。

• ②譯碼器：將指令中的操作碼翻譯成控制訊號。

• ③時序節拍產生器：產生時序脈衝節拍訊號，使電腦有節奏、有次序地工作。

• ④操作控制部件：將控制訊號組合起來，控制各個部件完成對應的操作。

• ⑤指令計數器：計算並指出下一指令的位址。

基本功能：

• 資料緩衝：由於I/O裝置的速率較低而CPU和記憶體的速率卻很高，故在控制器中必須設定一緩衝器。在輸出時，用此緩衝器暫存由主機高速傳來的數據，然後才以I/O設備所具有的速率將緩衝器中的數據傳送給I/O設備；在輸入時，緩衝器則用於暫存從I/O設備送來的數據，待接收到一批數據後，再將緩衝器中的數據高速傳送給主機。

• 錯誤控制：裝置控制器也兼管對由I/O裝置傳送來的資料進行錯誤偵測。若發現傳送中出現了錯誤，通常是將錯誤偵測碼置位，並向 CPU報告，於是CPU將本次傳送來的資料作廢，並重新進行一次傳送。這樣便可保證資料輸入的正確性。

• 資料交換：這是指實作CPU與控制器之間、控制器與裝置之間的資料交換。對於前者，是透過資料匯流排，由CPU並行地把資料寫入控制器，或從控制器中並行地讀出資料；對於後者，是設備將資料輸入到控制器，或從控制器傳送給設備。為此，在控制器中須設定資料暫存器。

• 狀態說明：標識和報告設備的狀態控制器應記下設備的狀態供CPU了解。例如，只有當該裝置處於傳送就緒狀態時，CPU才能啟動控制器從裝置中讀出資料。為此，在控制器中應設定一狀態暫存器，用其中的每一位來反映設備的某一種狀態。當CPU將此暫存器的內容讀入後，便可了解該裝置的狀態。

• 接收和識別命令：CPU可以向控制器發送多種不同的命令，設備控制器應能接收並識別這些命令。為此，在控制器中應具有相應的控制寄存器，用來存放接收的命令和參數，並對所接收的命令進行譯碼。例如，磁碟控制器可以接收CPU發送的Read、Write、Format等15個不同的指令，而且有些指令還帶有參數；對應地，在磁碟控制器中有多個暫存器和指令譯碼器等。

• 位址識別：就像記憶體中的每個單元都有一個位址一樣，系統中的每個裝置也都有一個位址，而裝置控制器又必須能夠辨識它所控制的每個設備的位址。此外，為使CPU能向(或從)暫存器寫入(或讀出)數據，這些暫存器都應具有唯一的位址。

擴充資料

#對於CPU而言，影響其效能的指標主要有主頻、 CPU的位數以及CPU的快取指令集。所謂CPU的主頻，指的就是時脈頻率，它直接的決定了CPU的效能，因此要想CPU的效能得到很好地提高，提高CPU的主頻是一個很好地途徑。

而CPU的位數指的就是處理器能夠一次計算的浮點數的位數，通常情況下，CPU的位數越高，CPU 進行運算時候的速度就會變得越快。現在CPU的位數一般為32位或64位。

以前人們使用的電腦都是32位元系統， 近年來人們使用的電腦的處理器中64位元所佔用的比例則顯得更多，這是因為64位元的電腦的運作速度變得更快，提高了人們的工作效率。

而CPU的快取指令集是儲存在CPU內部的，主要指的是能夠對CPU的運算進行指導以及最佳化的硬程式。一般來講，CPU 的緩存可以分為一級快取、二級快取和三級緩存，而那些處理能力比較強的處理器則一般具有較大的三級快取。

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