计算机只能完成操作，而控制器则用来控制整个CPU的工作。

图1

1. 指令控制器

指令控制器是控制器中非常重要的一部分，它需要完成取指令、分析指令等操作，然后交给执行单元(ALU或FPU)执行，同时也形成下一条指令的地址。

图2

从上图可以看出，由CS: IP组成的寄存器总是给出当前要执行的指令的地址，当当前指令还没有执行完时，给出下一条要执行的指令的地址。CS: IP是图1中的PC指针。这是控制器的主要用途。

2. 时间控制器

时序控制器的功能是按时间顺序为每条指令提供一个控制信号。定时控制器包括时钟发生器和倍频定义单元。时钟发生器从石英晶体振荡器发出非常稳定的脉冲信号，这是CPU的主频。倍频定义单元将CPU频率定义为内存频率(总线频率)的几倍。

图3

现在假设我们要执行一条指令：MOV A, data1。这条指令很简单。它是通过CPU在内存中找到一些数据data1，并将其放入寄存器a中。这条指令应该分为以下步骤：

步骤1:找到该数据在内存中的位置(地址号)。

步骤2:确保数据可以被CPU读取(不锁定)。

步骤3:读取该数据并将其存储在寄存器A中。

以上三步的时间顺序不能乱，否则指令执行一定会出错。从图3可以看出，首先是地址信号生效，然后是读信号生效，最后是读数据出现在数据线上。

这是一个和我们现实生活中的例子非常相似的例子。假设服务员想去酒店房间登记客人的身份，同样分为三个步骤：

步骤1:找到客人(房间号)。

第二步：客人开门。

第三步：登记客人信息。

3.总线控制器

总线控制器主要用于控制CPU的内部总线和外部总线，包括地址总线、数据总线、控制总线等。

图4

图5

计算机内部的主要工作过程是信息的传输和处理过程。为了便于总线的管理，对总线结构进行了组合，使来自不同来源的信息在总线上进行传输。

从图4和图5中可以看到，总线的使用也由时序控制组件控制。总线控制也可以从图3中很好地理解：地址信号必须保持有效，直到从存储单元读取数据。

从上图可以看出，一条指令何时占用总线是由一个专用时钟脉冲产生的时钟信号决定的。

计算机还具有DMA结构，允许cpu在执行DMA操作时放弃对总线的控制。

也就是说，总线上什么时候有信号，什么时候没有信号，信号持续多久，甚至cpu对总线的控制都可以传递，这些都是总线控制的内容。

中断控制器用于控制各种中断请求，将中断请求按照优先级进行排队，逐个发送给CPU进行处理。

在上图中，有多个中断源可能同时产生中断请求。为了管理这一点，每个中断源都被分配了一个优先级，以确保在任何给定的时间只有一个中断可以被响应。有些中断控制器是cpu芯片外部的，如8259A中断控制器，其他的则集成到cpu芯片中，如ARM

皮质系列。

根据上面的说明，计算机控制器的功能主要包括：

指令控制，定时控制，总线控制和中断控制。