2.2.2　控制器

控制器（Control Unit，CU）是整个硬件系统的控制中心（见图2-3），它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机其他部件发出控制信号，统一指挥整个计算机完成指令所规定的操作。计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要设备。

程序的每一条指令依次存放在存储器中。每一条指令都要经过取出指令、解释指令、执行指令这一过程。每取出一条指令，由程序计数器计数，增加1并指出下一条指令的地址。在取出的指令被执行期间，这条指令暂时存放在指令寄存器（IR）中。取出的指令要交给指令译码器分析、解释，以决定这条指令的操作性质，一旦当前指令执行完毕，下一条指令又被取出了。执行一个程序只要将其第一条指令存放的地址置入程序计数器，余下的工作便可自动完成。

执行一条指令所需的时间称为指令周期。在一个指令周期内，控制器要依次发出取出指令、解释指令、执行指令并为取出下一条指令做准备的控制命令。这些命令要求自动协调地产生，这就需要一个时序控制电路，使得指令的功能能按时间顺序按步骤加以实现。时序控制电路是由晶振电路发出的脉冲控制工作的，晶振频率越高，计算机工作节拍就越快，这种节拍称为CPU的工作主频。