在谈结构前我们先看CPU有哪些功能

1. 取指令

控制器必须具备能自动地从存储器中取出指令的功能

2. 分析指令

分析指令包括两部分内容：其一，分析此指令要完成什么操作，即控制器需发出什么操作命令；其二，分析参与这次操作的操作数地址，即操作数的有效地址。

3. 执行指令

执行指令就是根据分析指令产生的“操作命令”和“操作数地址”的要求，形成操作控制信号序列，通过对运算器、存储器以及I/O设备的操作，执行每条指令。

CPU必须具有控制程序的顺序执行（称指令控制）、产生完成每条指令的控制命令（称操作控制）、对各种操作加以时间上的控制（称时间控制）、对数据进行算术运算和逻辑运算（称数据加工）、处理中断等功能。

通过CPU的功能，我们来看需要实现这些功能CPU需要哪些结构

CPU中的寄存器大致可分为两类：

• 用户可见寄存器，用户可对这类寄存器编程，以及通过优化使CPU因使用这类寄存器而减少对主存的访问次数；
• 控制和状态寄存器，用户不可对这类寄存器编程，它们被控制部件使用，以控制CPU的操作，也可被带有特权的操作系统程序使用，从而控制程序的执行。

1. 通用寄存器

通用寄存器可由程序设计者指定许多功能，可用于存放操作数，也可作为满足某种寻址方式所需的寄存器。寄存器间接寻址时还可用通用寄存器存放有效地址的地址。

2. 数据寄存器

数据寄存器用于存放操作数，其位数应满足多数数据类型的数值范围。

3. 地址寄存器

地址寄存器用于存放地址，其本身可以具有通用性，也可用于特殊的寻址方式。

4. 条件码寄存器

条件码是CPU根据运算结果由硬件设置的位。将条件码放到一个或多个寄存器中，就构成了条件码寄存器。

MAR：存储器地址寄存器，用于存放将被访问的存储单元的地址。

MDR：存储器数据寄存器，用于存放欲存入存储器中的数据或最近从存储器中读出的数据。

PC：程序计数器，存放现行指令的地址，通常具有计数功能。当遇到转移类指令时，PC的值可被修改。

IR：指令寄存器，存放当前欲执行的指令。

PSW：（Program State Word）程序状态字寄存器，存放条件码和其他状态信息。

在具有中断系统的机器中还有中断标记寄存器。

控制单元（CU）是提供完成计算机全部指令操作的微操作命令序列部件。

微操作命令序列的形成方法有两种：一种是组合逻辑设计方法，为硬连线逻辑；另一种是微程序设计方法，为存储逻辑。

这里简单提一下，后文会详细介绍

CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期，也即CPU完成一条指令的时间。

取指阶段完成取指令和分析指令的操作，又称取指周期；执行阶段完成执行指令的操作，又称执行周期。

由于各种指令操作功能不同，因此各种指令的指令周期是不相同的