CPU组成原理及基本运算过程

这是一个CPU的基本构成，它主要分为两个部分一个是运算器，一个是控制器,下面的主要做一个简单的了解。

我们先看运算器。这个是计算器用于实现计算的，这其中有4个部分组成分别是ACC（放数的），MQ（放数的和用来乘除的），X（放数的），ALU（用来计算的）。

接着我们再来看控制器。这相当于CPU的大脑(好像怪怪的)，CPU的控制器有三个部分组成，CU（控制单元用来分析指令的），IR（存放当前要执行的指令），PC（计数器，用来读取下一条指令）

上面干巴巴的介绍说完了，实际上也很难记住，下面会有一个实际的例子，这样会更加方面理解。

实际运算过程

举个栗子：

当前C语言执行了这样一段代码，那么CPU在运行过程中是怎样的一个过程呢？

一、首先整段代码会被加载到内存（主存储器中）也就是下图那样

二、此时CPU会通过控制器中的PC读取存放在内存中的指令，进行分析和执行（此时PC初始为0）

首先指令的存储字长为16bit也就是16个2进制数，但是在执行的时候系统会自动拆解成操作码和地址码

第一步指令 从上面两个操作来看，1-5的步骤都是一样的就是通过pc这样的计数器的顺序的取指，唯一不同的就是从6开始的步骤，不仅是步骤和次数都不一样这取决于指令本身。

来捋一下很简单从最基本的逻辑来看就是PC（计数器）从零开始，将这个0传给MAR也就是地址寄存器说我们想要第0行的数据

MAR则把存储体中的第0行的数据找到通过MDR 柜台给到指令寄存器IR

此时IR中就存放着我们已经取出来的还没有执行的数据这个数据也就是我们的指令

此时IR会将指令中的操作码发送给CU 分析后得知这是一个取数的指令，然后IR将0行指令的地址码发送给MAR （0000000101）也就是第5行的数据 a=2 将这个值放在acc中

第二步指令 上面这一些操作完成之后PC计数器就会自动加一，去除我们的第一行指令进行执行，而我们要计算的a*b的前面部分都是一样的，直接从执行操作码开始

CU分析之后发现是一个乘法指令，则将第1行的地址码的数据也就是b=3放到MQ乘商寄存器中

现在cpu已经满足了乘数和被乘数，cpu开始进行乘法操作了，先将acc的a=2 被乘数放在x通用寄存器通过ALU算术逻辑单元进行乘法操作并将结果放在ACC中

（如果乘数太大则需要MQ的辅助）

接着是第三步 算加法前面取数阶段都是一样的不同的就是取出的c=1的值是放在通用寄存器x中的然后控制单元CU 给ALU 发送消息需要计算加法吧ACC和X中的值相加再放到ACC中

第四步指令 前面的取数也是一样的,只是取得的操作码通过CU分析为存数指令将地址码发送给MAR(地址为十进制8) 将值发送给MDR(a*b+c) 将其存储到存储体中

第五步指令 前面取数也是一样的,取出的指令为停机指令

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