計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的各個(gè)功能部件及其鏈接

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)通常由運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備這５大部分組成。從圖 可以看到計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的５大功能部件及其連接關(guān)系。虛線框內(nèi)的是控制器部件，另外的４個(gè)實(shí)線框是其余的４個(gè)部件，它們通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接在一起，主要連接關(guān)系簡(jiǎn)單說(shuō)明如下：

（1）運(yùn)算器部件通過(guò)數(shù)據(jù)總線和內(nèi)存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備傳送數(shù)據(jù)；

（2）輸入和輸出設(shè)備通過(guò)接口電路與總線相連接；

（3）內(nèi)存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備從地址總線接收地址信息，從控制總線得到控制信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線與其他部件傳送數(shù)據(jù)；

（4）控制器部件從數(shù)據(jù)總線接收指令信息，從運(yùn)算器部件接收指令轉(zhuǎn)移地址，送出指令地址到地址總線，還要向系統(tǒng)中各部件提供它們運(yùn)行所需要的控制信號(hào)。

控制器部件的功能與組成

作為五大功能部件之一的控制器的作用，是向整機(jī)系統(tǒng)的每個(gè)部件（包括控制器部件本身）提供它們協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)的核心功能是提供連續(xù)執(zhí)行指令的能力，而每一條指令往往又要分成幾個(gè)執(zhí)行步驟才得以完成。由此又可以說(shuō)，控制器的基本功能，是依據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令和它所處的執(zhí)行步驟，形成并提供出在這一時(shí)刻整機(jī)各部件要用到的控制信號(hào)。

執(zhí)行一條指令，通常總是要經(jīng)過(guò)讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的處理功能三個(gè)階段才能完成，這是在控制器的控制下實(shí)現(xiàn)的；控制器還要保證計(jì)算機(jī)能按程序中設(shè)定的指令運(yùn)行次序，自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令序列。為此，控制器部件必須由一些具有不同處理功能的邏輯線路（子部件）組成，圖中也給出了控制器的基本組成，并且表明它在整機(jī)中的地位。

組成控制器的４個(gè)子部件是：

（1）程序計(jì)數(shù)器（PC），是用于提供指令在內(nèi)存中的地址的部件，服務(wù)于讀取指令，能執(zhí)行內(nèi)容增量和接收新的指令地址，用于給出下一條將要執(zhí)行的指令的地址。

（2）指令寄存器（IR），是用于接收并保存從內(nèi)存儲(chǔ)器讀出來(lái)的指令內(nèi)容的部件，在執(zhí)行本條指令的整個(gè)過(guò)程中，為系統(tǒng)運(yùn)行提供指令本身的主要信息。

（3）指令執(zhí)行的步驟標(biāo)記線路，用于標(biāo)記出每條指令的各個(gè)執(zhí)行步驟的相對(duì)次序關(guān)系，保證每一條指令按設(shè)定的步驟序列依次執(zhí)行。

（4）全部控制信號(hào)的產(chǎn)生部件，它依據(jù)指令操作碼、指令的執(zhí)行步驟（時(shí)刻），也許還有些另外的條件信號(hào)，來(lái)形成或提供出當(dāng)前執(zhí)行步驟計(jì)算機(jī)各個(gè)部件要用到的控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)整機(jī)各硬件系統(tǒng)，正是在這些信號(hào)控制下協(xié)同運(yùn)行，執(zhí)行指令，產(chǎn)生預(yù)期的執(zhí)行結(jié)果。

依據(jù)前述控制器最后兩個(gè)組成部分的具體組成與運(yùn)行原理不同，通常把控制器區(qū)分為硬連線控制器和微程序控制器兩大類(lèi)。

指令執(zhí)行步驟

計(jì)算機(jī)在執(zhí)行任何一條指令時(shí)都是在取指—譯碼—執(zhí)行的循環(huán)中完成的，即執(zhí)行每一條指令，通常都要經(jīng)過(guò)從內(nèi)存儲(chǔ)器中讀取指令，經(jīng)過(guò)控制信號(hào)產(chǎn)生線路來(lái)分析指令，從而提供相關(guān)的控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)執(zhí)行指令規(guī)定的具體操作功能等幾個(gè)操作步驟。