計算機硬件系統通常由運算器部件、控制器部件、存儲器系統、輸入設備和輸出設備這５大部分組成。從圖 可以看到計算機硬件系統的５大功能部件及其連接關系。虛線框内的是控制器部件，另外的４個實線框是其餘的４個部件，它們通過數據總線、地址總線和控制總線連接在一起，主要連接關系簡單說明如下：

（1）運算器部件通過數據總線和内存儲器、輸入和輸出設備傳送數據；

（2）輸入和輸出設備通過接口電路與總線相連接；

（3）内存儲器、輸入和輸出設備從地址總線接收地址信息，從控制總線得到控制信号，通過數據總線與其他部件傳送數據；

（4）控制器部件從數據總線接收指令信息，從運算器部件接收指令轉移地址，送出指令地址到地址總線，還要向系統中各部件提供它們運行所需要的控制信号。

作為五大功能部件之一的控制器的作用，是向整機系統的每個部件（包括控制器部件本身）提供它們協同運行所需要的控制信号。計算機的核心功能是提供連續執行指令的能力，而每一條指令往往又要分成幾個執行步驟才得以完成。由此又可以說，控制器的基本功能，是依據當前正在執行的指令和它所處的執行步驟，形成并提供出在這一時刻整機各部件要用到的控制信号。

執行一條指令，通常總是要經過讀取指令、分析指令、執行指令所規定的處理功能三個階段才能完成，這是在控制器的控制下實現的；控制器還要保證計算機能按程序中設定的指令運行次序，自動地連續執行指令序列。為此，控制器部件必須由一些具有不同處理功能的邏輯線路（子部件）組成，圖中也給出了控制器的基本組成，并且表明它在整機中的地位。

組成控制器的４個子部件是：

（1）程序計數器（PC），是用于提供指令在内存中的地址的部件，服務于讀取指令，能執行内容增量和接收新的指令地址，用于給出下一條将要執行的指令的地址。

（2）指令寄存器（IR），是用于接收并保存從内存儲器讀出來的指令内容的部件，在執行本條指令的整個過程中，為系統運行提供指令本身的主要信息。

（3）指令執行的步驟标記線路，用于标記出每條指令的各個執行步驟的相對次序關系，保證每一條指令按設定的步驟序列依次執行。

（4）全部控制信号的産生部件，它依據指令操作碼、指令的執行步驟（時刻），也許還有些另外的條件信号，來形成或提供出當前執行步驟計算機各個部件要用到的控制信号。計算機整機各硬件系統，正是在這些信号控制下協同運行，執行指令，産生預期的執行結果。

依據前述控制器最後兩個組成部分的具體組成與運行原理不同，通常把控制器區分為硬連線控制器和微程序控制器兩大類。

計算機在執行任何一條指令時都是在取指—譯碼—執行的循環中完成的，即執行每一條指令，通常都要經過從内存儲器中讀取指令，經過控制信号産生線路來分析指令，從而提供相關的控制信号，根據控制信号執行指令規定的具體操作功能等幾個操作步驟。

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