CPU是计算机的控制中心，主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
它的主要功能有：从内存中取出一条指令.并指出下一条指令在内存中的位置；对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作；指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据的流动。
程序计数器(PC)是专用寄存器，具有寄存信息和计数两种功能，又称为指令计数器，在程序开始执行前，将程序的起始地址送入PC，该地址在程序加载到内存时确定，因此PC的初始内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序执行的，因此修改的过程通常只是简单地对PC加1。当遇到转移指令时，后继指令的地址根据当前指令的地址加上一个向前或向后转移的位移量得到，或者根据转移指令给出的直接转移的地址得到。
CPU主要包括控制器、运算器、Cache。Cache是CPU缓存，是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小得多，但是交换速度却比内存要快得多。
CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件，因此存放微程序的控制存储器在CPU中。
1、缩短程序执行时间的方法？
CPU的时钟频率也就是CPU主频。一般说来，一个时钟周期内完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度就越快。
CPU周期也称为机器周期，一个机器周期包含若干个时钟周期，也常称为节拍电位。
数据在功能部件之间传送的路径称为数据通路，数据通路的功能是实现CPU内部的运算器和寄存器以及寄存器之间的数据交换。优化数据通路结构，可以有效提高计算机系统的吞吐量，从而加快程序的执行。
计算机程序需先转化为机器指令序列才能最终得到执行，通过对程序进行编译优化可以得到更优的指令序列，从而使程序的执行时间缩短
2、cpu控制方式
CPU内部的操作常采用同步控制方式，而CPU与内存和I/O接口设备的操作采用异步控制方式。
常考点
（1）流水CPU
流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术，是在执行过程中，多条指令的不同阶段并行处理，减少之间的等待环节，提高CPU的效率。
流水CPU中存在影响流水线畅通的主要相关有资源相关、数据相关、控制相关。
流水线中的相关问题是指在一段程序的相邻指令之间存在某种信赖关系，这种关系影响指令的执行。
流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路组成的。一个m段流水线稳定时的CPU的吞吐能力，与Ⅲ个并行部件的CPU的吞吐能力相比吞吐能力一样。
时间重叠是在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转。流水处理机是利用时间重叠概念实现并行处理的。
（2）RISC（ReducedInstructionSetComputer）（(精简指令集计算机）
RISC设计应遵循的设计原则有：指令条数应少、寻址方式尽可能少、设计尽可能多的通用寄存器。
RISC(精简指令系统计算机)的基本思想是：通过减少指令总数和简化指令功能，降低硬件设计的复杂度，使指令能单周期执行，并通过优化编译提高指令的执行速度，采用硬布线控制逻辑优化编译程序。RISC在20世纪70年代末开始兴起，使机器的指令系统进一步精炼而简单。
RISC(精简指令系统计算机)有如下一些特点：(1)是一个有限的简单指令集；(2)CPU有多个通用寄存器；(3)强调指令流水线的优化。注意，RISC机器一定是流水CPU，但流水CPU不一定是RISC机器。
RISC是单独罗列的指令系统，并不是从CISC中抽取部分的。RISC增加指令的条数，核心是用多条复杂的指令执行某一个功能。RISC有乘除法指令和浮点运算指令。
（3）CISC(复杂指令系统计算机)
CISC(复杂指令系统计算机)的基本思想是：进一步增强原有指令的功能，用更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能，实现软件功能的硬件化，导致机器的指令系统越来越庞大而复杂。CISC一般所含的指令数目至少300条以上，有的甚至超过500条。
4、CPU的运算速度的计量单位
计算机的运行速度主要取决于CPU和内存的性能，常用每秒钟执行百万条指令MIPS(MillionInstructionsPerSecond)来衡量。
5、CPU内部的操作常采用同步控制方式，而CPU与内存和I/O接口设备的操作采用异步控制方式。
6、CPU响应中断时，暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序。
