1.3 CPU组成
📝 学习目标
- 理解 CPU 的两大部分：运算器（Arithmetic Unit）与控制器（Control Unit）
- 能区分并记住常考寄存器的“存什么/干什么”：ALU、AC、DR、PSW、PC、IR、AR
- 遇到真题描述能快速“对号入座”
🎯 知识点
1) 计算机的结构（宏观层面）
从软设常见表述看：
- 主机：CPU + 主存（内存）
- 外设：输入设备、输出设备、外存（辅助存储，如硬盘/U盘）
课堂提醒：
- IO 设备不属于 CPU。
2) CPU 的两大组成
- 运算器：负责算术/逻辑运算与中间结果暂存
- 控制器：负责取指、译码、发出控制信号，协调各部件工作
3) 运算器常考子部件
| 名称 | 英文缩写 | 作用（考试关键词） |
|---|---|---|
| 算术逻辑单元 | ALU | 执行算术运算/逻辑运算 |
| 累加寄存器 | AC | 运算工作区，暂存操作数/中间结果/结果 |
| 数据缓冲寄存器 | DR（也常写 MDR） | 与主存/IO 交换数据时的中转（数据通路缓冲） |
| 状态条件寄存器 | PSW / SR | 保存标志位（零标志、进位、溢出等）与部分控制状态 |
课堂提示：PSW 的归类在不同教材里可能有争议（既有“运算状态”，也有“控制状态”）。考试按题干描述选最贴近的即可。
4) 控制器常考子部件
| 名称 | 英文缩写 | 作用（考试关键词） |
|---|---|---|
| 程序计数器 | PC | 存放下一条指令地址（注意：是地址不是指令） |
| 指令寄存器 | IR | 存放当前正在执行的指令 |
| 指令译码器 | Decoder | 对指令操作码译码，决定做什么操作 |
| 地址寄存器 | AR（也常写 MAR） | 访问主存时保存主存地址（读/写地址） |
🧠 难点与易错点
- 易错1：PC vs IR
- PC：下一条指令的地址
- IR：当前指令的内容
- 易错2：AR vs DR
- AR：地址
- DR：数据
- 易错3：看到“算术逻辑运算”就选 ALU
- 真题可能问“暂存原操作数和结果”→ 更像 AC
🔑 关键词解释
- 取指（Fetch）：按 PC 指向的地址从主存取出指令。
- 译码（Decode）：解析指令做什么、需要哪些操作数。
- 执行（Execute）：由 ALU/访存等完成具体操作。
🔍 联想扩展（软设关联）
- 流水线的经典三段：取指/分析（译码）/执行，与 PC、IR、译码器直接相关。
- 寻址方式题里，操作数/地址字段与 CPU 访存寄存器（AR/DR）易连起来理解。
🧪 例题（按难度）
简单（3题）
CPU 中专门执行算术运算与逻辑运算的部件通常是：
用于保存运算状态标志（如进位、零、溢出等）的寄存器通常是：
用于存放“当前正在执行的指令内容”的寄存器是：
中级（3题）
例题1（部件功能辨析）
在 CPU 中，常用来存放下一条将要执行的指令地址的是：
选择正确部件：
例题2（别被关键词骗）
进行算术/逻辑运算时，常将原操作数和结果暂存在：
选择正确部件：
例题3（AR/DR 区分）
CPU 访问主存进行读/写时，用于保存主存地址的是：
选择正确部件：
困难（1题）
若某 CPU 在一个阶段完成了如下微操作：`AR ← PC`，`IR ← M[AR]`，`PC ← PC + 1`，该阶段最可能是：
📚 本课小结
- 运算器：ALU（算）、AC（存中间结果）、DR（数据缓冲）、PSW（标志）
- 控制器：PC（下一条指令地址）、IR（当前指令）、译码器、AR（地址）