2.2.1　中央处理器

中央处理器（CPU）是计算机的心脏，主要由控制器、运算器和寄存器组成，通常集中在一块芯片上，是计算机系统的核心器件。计算机以CPU为中心，输入/输出设备与存储器之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称微处理器。微处理器采用超大规模集成电路制成，随着计算机技术的进步，微处理器的性能飞速提高，其内部结构也越来越复杂，例如Intel Core 2（酷睿）双核处理器内集成了2.91亿个晶体管。由于CPU处于微型计算机的核心地位，人们习惯用CPU来概略地表示微型计算机的规格。

1.运算器

运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU），是计算机对数据进行加工处理的部件，由各种逻辑电路组成，运算器主要包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器。运算器主要负责执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，如加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，如与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令所规定的寻址方式，运算器从存储器或寄存器中取得操作数，进行计算后送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心部件是加法器和若干寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各种数据以及运算后的结果。

2.控制器

控制器（Control Unit，CU）负责指挥整个计算机的各个部件，按照指令的功能要求有条不紊地协调工作。它一般由程序计数器（Program Counter，PC）、指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令译码器（Instruction Decoder，ID）、时序电路和微操作控制电路组成，其中，程序计数器用来对程序中的指令进行计数，其内存放预执行的指令在内存储器中的存储地址，使得控制器能依次读取指令；指令寄存器在指令执行期间暂时保存正在执行的指令，指令寄存器的位数取决于指令二进制形式的位数。指令译码器用来对指令的操作码进行译码，产生的译码信号识别了该指令要进行的操作，并传送给微控制部件，以便产生相应的控制信号；时序控制电路用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作；微操作控制电路用来产生基本的、不可再分的微操作命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。

当计算机执行程序时，控制器首先从程序计数器（PC）中取得指令的地址，并将下一条指令的地址存入指令寄存器（IR）中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器（ID）对指令进行译码后产生控制信号，用以驱动相应的硬件完成指令操作。简言之，控制器就是协调指挥计算机各部件工作的元件，它的基本任务是根据各类指令的需要，综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。

3.CPU的性能指标

（1）时钟频率

时钟频率又称主频，是衡量CPU运行速度的重要指标，是指时钟脉冲器输出的频率，单位是Hz。对同一类型的计算机而言，可用它描述系统的运算速度，主频越高，运算速度越快。但是，对于不同结构的计算机，当主频相同时，它们的运算速度不一定相同。因此，有人提出用单位时间内执行指令的条数来衡量计算机的运算速度，其单位是MIPS（Million Instruction Per Second，每秒百万条指令）。但是，由于不同类型的指令所花费的执行时间也不相同，所以，严格来说，用MIPS来衡量CPU的运算速度也不确切。因此，不管是用主频，还是用MIPS衡量的CPU的运算速度都只是一个参考值。

（2）字长

字长是指CPU一次可以直接处理的二进制数码的位数，通常取决于CPU内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。字长一般是字节（8个二进制位，即1B=8bit）的整数倍，如8位、16位、32位、64位等。字长越大，CPU处理信息的速度越快，运算精度越高。

（3）集成度

集成度也是衡量CPU的一个重要技术指标。集成度指CPU芯片上集成的晶体管的密度。最早Intel 4004的集成度为2250个晶体管，PentiumⅢ时其集成度已经达到950万个晶体管以上，集成度提高了3000多倍。