運算器包括寄存器、執(zhí)行部件和控制電路3個部分。在典型的運算器中有3個寄存器：接收并保存一個操作數(shù)的接收寄存器;保存另一個操作數(shù)和運算結果的累加寄存器;在進行乘、除運算時保存乘數(shù)或商數(shù)的乘商寄存器。執(zhí)行部件包括一個加法器和各種類型的輸入輸出門電路。控制電路按照一定的時間順序發(fā)出不同的控制信號，使數(shù)據(jù)經(jīng)過相應的門電路進入寄存器或加法器，完成規(guī)定的操作。為了減少對存儲器的訪問，很多計算機的運算器設有較多的寄存器，存放中間計算結果，以便在后面的運算中直接用作操作數(shù)。為了提高運算速度，某些大型計算機有多個運算器。它們可以是不同類型的運算器，如定點加法器、浮點加法器、乘法器等，也可以是相同類型的運算器。運算器的組成決定于整機的設計思想和設計要求，采用不同的運算方法將導致不同的運算器組成。但由于運算器的基本功能是一樣的，其算法也大致相同，因而不同機器的運算器是大同小異的。運算器主要由算術邏輯部件、通用寄存器組和狀態(tài)寄存器組成。
1、算術邏輯部件ALU。ALU 主要完成對二進制信息的定點算術運算、邏輯運算和各種移位操作。算術運算主要包括定點加、減、乘和除運算。邏輯運算主要有邏輯與、邏輯或、邏輯異或和邏輯非操作。移位操作主要完成邏輯左移和右移、算術左移和右移及其他一些移位操作。某些機器中，ALU 還要完成數(shù)值比較、變更數(shù)值符號、計算操作數(shù)在存儲器中的地址等?？梢?，ALU 是一種功能較強的組合邏輯電路，有時被稱為多功能發(fā)生器，它是運算器組成中的核心部件。ALU 能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)(即字長)與機器有關。如 Z80單板機中，ALU 是 8 位;IBM PC/XT和 AT 機中，ALU 為 16 位;386 和 486微機中，ALU 是 32 位。ALU 有兩個數(shù)據(jù)輸入端和一個數(shù)據(jù)輸出端，輸入輸出的數(shù)據(jù)寬度(即位數(shù))與 ALU 處理的數(shù)據(jù)寬度相同。2、通用寄存器組設計的機器的運算器都有一組通用寄存器。它主要用來保存參加運算的操作數(shù)和運算的結果。早期的機器只設計一個寄存器，用來存放操作數(shù)、操作結果和執(zhí)行移位操作。
由于可用于存放重復累加的數(shù)據(jù)，所以常稱為累加器。通用寄存器均可以作為累加器使用。通用寄存器的數(shù)據(jù)存取速度是非常快的，一般是十幾個毫微秒(μs)。如果 ALU 的兩個操作數(shù)都來自寄存器，則可以極大地提高運算速度。通用寄存器同時可以兼作專用寄存器，包括用于計算操作數(shù)的地址(用來提供操作數(shù)的形式地址，據(jù)此形成有效地址再去訪問主存單元)。例如，可作為變址寄存器、程序計數(shù)器(PC)、堆棧指示器(SP)等。必須注意的是，不同的機器對這組寄存器使用的情況和設置的個數(shù)是不相同的。3、狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器用來記錄算術、邏輯運算或測試操作的結果狀態(tài)。程序設計中，這些狀態(tài)通常用作條件轉移指令的判斷條件，所以又稱為條件碼寄存器。一般均設置如下幾種狀態(tài)位：1)零標志位(Z)：當運算結果為 0 時，Z 位置“1”;非 0 時，置“0”;2)負標志位(N)：當運算結果為負時，N 位置“1”;為正時，置“0”;3)溢出標志位(V)：當運算結果發(fā)生溢出時，V 位置“1”;無溢出時，置“0”;4)進位或借位標志(C)：在做加法時，如果運算結果最高有效位(對于有符號數(shù)來說，即符號位;對無符號數(shù)來說，即數(shù)值最高位)向前產(chǎn)生進位時，C 位置“1”;無進位時，置“0”。在做減法時，如果不夠減，最高有效位向前有借位(這時向前無進位產(chǎn)生)時，C 位置“1”;無借位(即有進位產(chǎn)生)時，C 位置“0”。除上述狀態(tài)外，狀態(tài)寄存器還常設有保存有關中斷和機器工作狀態(tài)(用戶態(tài)或核心態(tài))等信息的一些標志位(應當說明，不同的機器規(guī)定的內容和標志符號不完全相同)，以便及時反映機器運行程序的工作狀態(tài)，所以有的機器稱它為“程序狀態(tài)字”或“處理機狀態(tài)字”(Processor Status Word，PSW )。
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