[拼音]：zhongyang chuliqi

[外文]：central processing unit

處理機中解釋和執(zhí)行指令的部件，簡稱CPU。中央處理器包括處理機中的運算器和系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器不僅解釋指令，執(zhí)行控制型指令，還提供全機控制系統(tǒng)的硬件支援，因而表示和控制處理機運行狀態(tài)、實現(xiàn)實時處理和系統(tǒng)管理的中斷系統(tǒng)等也屬于中央處理器。CPU有兩種工作狀態(tài)，用戶程序運行時處理機處于“目的程序狀態(tài)”（簡稱“目態(tài)”）；系統(tǒng)管理程序運行時則處于“管理程序狀態(tài)”（簡稱“管態(tài)”）。中央處理器的系統(tǒng)管理指令只能在“管態(tài)”下運行，成為特權(quán)指令，用戶使用這些指令會導(dǎo)致系統(tǒng)的混亂，因而處理機監(jiān)督這種違法使用的情況。CPU響應(yīng)中斷可能會改變CPU的程序狀態(tài)，甚至改變它的內(nèi)部狀態(tài)等。這些都需要中央處理器的硬件支援。

指令是中央處理器直接識別的機器語言的基本單位。一條運算指令一般指定一種操作和若干操作數(shù)；一條控制指令則指定中央處理器的狀態(tài)，設(shè)置和改變各個控制寄存器的內(nèi)容。中央處理器既是一個按用戶程序要求處理數(shù)據(jù)的部件，又是負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)控制的部件。它的運算器實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算和數(shù)據(jù)移位、傳送的功能；系統(tǒng)控制器則實現(xiàn)指令譯碼、尋址變址、存取數(shù)據(jù)、控制運算、執(zhí)行控制指令、接收中斷請求以及對中斷按優(yōu)先級排隊。

中央處理器除包含運算器和傳統(tǒng)的運算控制器（簡稱控制器）外，在結(jié)構(gòu)上還包含中斷系統(tǒng)、通用寄存器和堆棧等部分。中斷系統(tǒng)是系統(tǒng)控制器的一個重要組成部分，它由中斷請求寄存器、中斷屏蔽寄存器和排隊優(yōu)先線路組成。

通用寄存器（以至便箋存儲器或局部存儲器），是中央處理器的重要部件。它可以在一個中央處理器時鐘周期內(nèi)完成讀或?qū)懖僮鳌０吹刂反嫒〉耐ㄓ眉拇嫫?、浮點寄存器、控制寄存器、程序計數(shù)器和堆棧指針一般都放在局部存儲器中。在采用微程序控制的中央處理器中，微程序工作寄存器、微堆棧以及狀態(tài)保留寄存器均可在局部存儲器分配到存儲單元。有時，它還可用作輸入－輸出通道的數(shù)據(jù)緩沖存儲器。這種局部存儲器可以是一個或幾個。

堆棧是中央處理器的一個常用部件。它一般按后進(jìn)先出規(guī)則存取信息，故又稱“后進(jìn)先出存儲器”。它包括?；?、棧限和棧頂三個指針寄存器。?；赶驐５牡撞?，棧限指示棧的最大長度，棧頂指向堆棧中現(xiàn)行信息頂部。堆?？梢栽O(shè)在主存儲器或局部存儲器中，也可以將棧頂若干單元存放在寄存器中，其余部分使用存儲器單元。堆棧常用在采用零地址機器指令的CPU中，作為向運算器提供操作數(shù)和存放運算結(jié)果的指定部件。堆棧還常用于中斷保護(hù)和程序調(diào)用與嵌套兩種情況。

（1）中斷保護(hù):CPU響應(yīng)中斷時，首先將中斷現(xiàn)場的處理機狀態(tài)存入堆棧。待中斷處理完畢退出中斷時，從堆棧中取出保留信息、恢復(fù)原先的處理機狀態(tài)，保證被中斷程序的繼續(xù)執(zhí)行。

（2）程序調(diào)用和嵌套：從主程序轉(zhuǎn)子程序或子程序又套用子程序時，每一次都將轉(zhuǎn)子程序的返回地址壓入堆棧，如此可以層層嵌套。每個子程序的結(jié)尾，執(zhí)行一條返回指令，自動從棧頂取出返回地址送入程序計數(shù)器。由于堆棧是后進(jìn)先出的，可保證中央處理器從里向外逐層執(zhí)行子程序，實現(xiàn)多重子程序的遞歸。

參考文章

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標(biāo)簽：zhongyang chuliqi、中央處理器

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