1.3.2 控制器

控制器是计算机的重要部件，它对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定的任务。控制器是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

控制器由指令寄存器（Instruction Register，IR）、指令译码器（Instruction Decoder，ID）、程序计数器（Program Counter，PC）和操作控制器（Operation Controller，OC）4个部件组成。指令寄存器用来保存当前执行或即将执行的指令代码；指令译码器用来解析和识别指令寄存器中所存放指令的性质和操作方法；操作控制器则根据指令译码器的译码结果，产生该指令执行过程中所需的全部控制信号和时序信号；程序计数器总是保存下一条要执行的指令的地址，从而使程序可以自动、持续地运行。

1.机器指令

机器指令是CPU能直接识别并执行的指令，它的表现形式是按照一定格式构成的二进制代码串，用于描述计算机可以理解并执行的基本操作。计算机只能执行指令，它被指令所控制。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成：操作码指出该指令所要完成的操作，即指令的功能；操作数指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置等。

2.指令的执行过程

计算机指令就是指挥机器工作的指示和命令，程序就是一系列按一定顺序排列的指令，执行程序的过程就是计算机的工作过程。指令是计算机正常工作的前提，指令序列构成了计算机中的程序，一条机器指令的执行过程包括取指令、分析指令、生成控制信号、执行指令、重复执行5个过程。

取指令：从内存储器（当前程序计数器所指的存储单元）取出当前需要执行的指令，并将其存放到IR中。

分析指令：ID分析该指令，即根据指令中的操作码确定计算机应进行什么操作。

生成控制信号：OC根据ID的输出结果，按照一定的顺序产生执行该指令所需的所有控制信号。

执行指令：根据指令分析结果，由控制器发出完成操作所需的一系列控制电位，以便指挥计算机有关部件完成这一操作。

重复执行：根据PC中新的指令地址，重复执行以上4个过程，直到执行到指令结束。

控制器和运算器是计算机的核心部件，这两部分合称中央处理器，简称CPU。时钟主频是指CPU的时钟频率，它的高低一定程度上决定了计算机速度的高低。主频以吉赫兹（GHz）为单位。一般来说，主频越高，速度越快。