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1. 中央处理器（CPU）
1.1什么是CPU ？
当用计算机解决某个问题时，我们首先必须为它编写程序。程序是一个指令序列，这个序列明确告诉计算机应该执行什么操作，在什么地方找到用来操作的数据。一旦把程序装入内存储器，就可以由计算机来自动完成取出指令和执行指令的任务。专门用来完成此项工作的计算机部件称为中央处理器，通常简称CPU。CPU是计算机系统的核心组成部件。
1.2CPU的功能主要有哪些？
指令控制：产生下一条指令在内存中的地址。
操作控制：产生各种操作信号送往相应部件，以控制完成指令所要求的动作。
时序控制：对各操作信号实施时间上的控制，以保证计算机有条不紊地连续自动工作。
（CPU的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制）
1.3CPU的组成部分包括哪些？
控制部件
运算部件
寄存器组
CPU内部数据通路
在现代计算机中还要包括cache
1.4什么是控制器？
控制器是全机的指挥中枢。它根据工作程序的指令序列、外部请求、控制台操作去指挥和协调全机的工作
1.5什么是操作系统？
现代计算机的功能日益强大、结构日益复杂。不能想象由人来直接管理这样复杂的机器，必须由软件系统来代替人管理机器 自动的工作。这个软件就是操作系统
【现代计算机的操作系统也是十分庞大复杂的。这样庞大的软件系统不可能全部驻留在内存中，只能保存在辅存（磁盘、磁带）上。在开机后按需要装入主存储器运行。操作系统的一小部分内核程序（BIOS）必须固化在ROM中，安装在主板上，保证机器一上电就可以立即执行。 机器一加电，立即开始执行BIOS程序。自动到系统磁盘的0道装入引导程序Boot，该程序装入主存运行后把操作系统的常驻内存部分装入内存，建立相应的环境，管理计算机的资源，等待用户的命令。】
1.6BIOS设置和CMOS设置的区别与联系
1.BIOS(Basic Input/Output System)是软件、程序； CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor——互补金属氧化物半导体(本意是指互补金属氧化物半导体存储嚣，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料))是芯片、硬件； 通过BIOS程序，可以设置CMOS里的参数；
2.CMOS是主板上的一块可读写的RAM 芯片，里面装的是关于系统配置的具体参数，其内容可通过设置程序进行读写。CMOS RAM 芯片靠后备电池供电，即使系统掉电后信息也不会丢失。BIOS与CMOS既相关又不同：BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段；CMOS RAM既是BIOS设定系统参数的存放场所，又是 BIOS设定系统参数的结果。因此，完整的说法应该是"通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置"。由于 BIOS和CMOS都跟系统设置密初相关，所以在实际使用过程中造成了BIOS设置和CMOS设置的说法，其实指的都是同一回事，但BIOS与CMOS却是两个完全不同的概念，千万不可搞混淆。
2.控制器的功能
①取指令 Fetch the Instruction from Memory
发出指令地址及访存控制信号。将指令从主存取入CPU。
②分析指令 Decode the Instruction
对指令译码，分析它要求的操作。形成操作数有效地址。
③执行指令 Execute the Instruction
按照操作数有效地址取出操作数，并按操作性质形成相应的操作控制信号序列，完成指令的各种操作（包括对运算结果的处理）。形成下一条指令的地址。
④控制主机与I/O设备交换信息（控制输入输出）
⑤对异常情况和某些请求的处理
能响应来自外部和内部的请求，处理一些异常情况和事件。
（控制器的基本功能是周而复始的按一定顺序逐条取指令，分析指令，执行指令，再取下一条指令，……直至停机。）
2.1取指令操作
首先把程序计数器PC的内容送到地址总线，接着发出存储器读命令，等待一段时间后，从数据总线将取出的指令读入并送到CPU的指令寄存器IR。
2.2访问存储器取操作数
首先把主存地址寄存器AR的内容送到地址总线，接着发出存储器读命令，等待一段时间后，从数据总线将读出的数据读入并送到CPU的数据寄存器DR。
2.3数据写到存储器
首先把主存地址寄存器AR的内容送到地址总线，数据寄存器DR的内容送到数据总线，接着发出存储器写命令，等待一段时间后存储器写周期结束。
2.4前面三个操作的图
3.控制器的组成
程序计数器PC
程序计数器是用来存放要取的下一条指令在存储器的地址的，有自动加1功能。
程序计数器的位数取决于CPU能够访问的程序存储空间的大小。
当程序是顺序执行时，每取一个指令字，程序计数器PC自动加1，形成下一条指令的地址。
当程序发生转移时，用转移目标地址取代PC原来的值作为下一条指令的地址。
指令寄存器IR
指令寄存器IR是用来存放（从存储器取来）当前正在执行的指令的，指令寄存器的位数取决于指令字长。
指令译码器ID
指令译码器的功能是对指令寄存器中的指令的操作码进行分析（译码），决定应该执行的基本操作。
脉冲源及启停线路
产生一定频率的脉冲信号作为机器的时钟脉冲。产生Reset信号。
时序信号形成部件
为了保证指令及各个微操作的执行按正确顺序完成，需要相应的控制指令周期、机器周期的节拍电位、节拍脉冲等。
微操作控制信号形成部件
根据指令分析的结果和时序信号，产生相应的微操作控制信号。
4.一条指令的执行过程
指令周期的基本概念：
计算机所以能自动地工作，是因为CPU能从存放程序的内存里取出一条指令并执行这条指令；紧接着又是取指令，执行指令……，如此周而复始，构成了一个封闭的循环。除非遇到停机指令，否则这个循环将一直继续下去。
指令格式为：
rs,rd为源/目的操作数地址，rs1为另一源操作数地址，imm/disp为立即数或位移量。rs,rd和rs1均为通用寄存器的地址。
•指令周期 CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间总和。
•CPU周期 又称机器周期，CPU访问一次内存所花的时间较长，因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。
•时钟周期 通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含若干个时钟周期。
下图示出了采用定长CPU周期的指令周期示意图。
4.1加法指令的执行过程
加法指令的功能：将寄存器rs中的一个数与存储器中的一个数（地址为（rs1）+disp）相加，结果放在寄存器rd中。
操作表达式：（rs）+（（rs1）+disp）→rd
以上操作需4个机器周期。其中：
取指令和取数周期通过总线访存。
计算地址和运送结果周期是在CPU内部操作，不使用总线。
4.2条件转移指令的执行过程
条件转移指令的功能：根据状态标志寄存器中相关标志的状态决定是否转移。如果转移条件成立，则转移到指令指定的目标地址，否则顺序执行下一条指令。
