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中央处理器cpu包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件。中央处理器从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字和特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。

运算逻辑部件

可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和转换。

寄存器部件

包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。通用寄存器是中央处理器的重要组成部分 ，大多 数 指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。

控制部件

主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。逻辑硬布线控制器 则完全是由随 机逻辑组成 。 指令译码后，控制器通过不同的逻辑门的组合，发出不同序列的控制时序信号，直接去执行一条指令中的各个操作。

cache缓存

在cpu的主要部件之外，还有一个对其性能有很大影响的结构，那就是缓存。通常在cpu内部会集成一级缓存，一级缓存的运行速度和cpu相同（频率相同），容量较小，使用高性能的静态存储器(SRAM）。二级缓存有集成在cpu芯片内的，也有在cpu芯片外的。容量比一级缓存大很多，但是二级缓存的运行频率有可能是cpu频率的一半。通过两各层次速度的缓存，降低了在高速的cpu与低速的内存及其他设备之间的速度匹配导致的性能损失。缓存的容量和速度都与计算机的性能有很大关系，但是由于其造价太高，设计时会采取一个折中的方案。而且缓存对系统的性能影响还与其采用的算法以及cpu对缓存的依赖性有关，综合价格因素，在购买时还是按需购买为好。（从以往历史来看，Intel的cpu对缓存的依赖性比AMD的要大一些）

应用

大型、小型和微型计算机的中央处理器的规模和实现方式很不相同，工作速度也变化较大。中央处理器可以由几块电路块甚至由整个机架组成。如果中央处理器的电路集成在一片或少数几片大规模集成电路芯片上，则称为微处理器（见微型机）。中央处理器的工作速度与工作主频和体系结构都有关系。中央处理器的速度一般都在几个MIPS（每秒执行100万条指令）以上。有的已经达到几百 MIPS 。速度最快的中央处理器的电路已采用砷化镓工艺。

在提高速度方面，流水线结构是几乎所有现代中央处理器设计中都已采用的重要措施。未来，中央处理器工作频率的提高已逐渐受到物理上的限制，而内部执行性（指利用中央处理器内部的硬件资源）的进一步改进是提高中央处理器工作速度而维持软件兼容的一个重要方向。

参考资料

相关条目

CPU

外部链接