- 大学计算机基础教程(第二版)
- 范强
- 724字
- 2021-04-03 00:44:55
2.2.1 运算器
运算器是计算机的核心部件,是对信息进行加工、运算的部件;它的速度几乎决定了计算机的计算速度。其主要功能是对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。参加运算的数由控制器指示从存储器或寄存器内取到运算器。运算器由算术与逻辑运算部件(ALU)和一组通用寄存器及专用寄存器组成。寄存器用于暂时存放频繁参加运算的数据,如图2-3所示。
图2-3 运算器和控制器
1.ALU
ALU即运算器,负责进行算术与逻辑运算。某些处理器中,将ALU切分为两部分,即算术单元(AU)与逻辑单元(LU)。某些处理器包含一个以上的AU(如一个用来进行定点操作,另一个进行浮点操作)。(个人计算机中,浮点操作有时由被称为数字协处理器的浮点单元完成。)
几乎来自于存储器的所有数据都要经过ALU,即使不进行计算的数据传送操作(指令),如形成一个程序的转移地址的指令,也需要通过ALU把地址数据送到所指定的内部寄存器或存储器。运算器从技术实现的角度分为两部分:定点运算器和浮点运算器。
2.寄存器组
寄存器(Register)是CPU内部重要的数据存储资源,用来临时存放参与ALU运算的各种数据,它是具有存储特性的内部高速单元。寄存器主要有数据寄存器、指令寄存器和指令计数器等。
数据寄存器用来存放需要临时存放的数据,如图2-3中的R1~R3。数据寄存器的数据存取速度要比存储器的数据存取速度快得多。
指令寄存器存放程序的指令代码(见图2-3中寄存器组中的I),它存放从存储器中取来的指令码,经由控制器,产生控制各个部件的工作信号和各种输出控制信号。
程序计数器(PC)是计算机处理器中的寄存器,它包含当前正在执行指令的地址(位置)。当每个指令被获取,程序计数器的存储地址加一。在每个指令被获取之后,程序计数器指向顺序中的下一个指令。当计算机重启或复位时,程序计数器通常恢复到零。