就在这几天，我抽空自己做了一个CPU。

然而，正当我准备沾沾自喜的时候，现实给了我以一个响亮而又通彻的耳光。我想，它一定会督促我做更多的事，做的更专业，更具体，不能似是而非，更不能稍微一丢丢就飘飘然。

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。

—————-摘自百度百科—————

CPU是复杂的，多线的，可进行数据运算的。CPU内部主要由以下部分构成：

1、运算部件

关于运算部件，我的理解就是ALU（Arithmetic Logic Unit）。它主要执行定点或浮点算术运算操作（加减乘除）、移位操作（左移右移）以及逻辑操作（与、并，取非、异或），也可执行地址运算和转换。

4-bit arithmetic circuit

其中MUX为数据选择器（multiplexer）。它的作用，是提供基本的逻辑运算。

Logic diagram

如果想通过FPGA对ALU就行设计，有两种设计方式。一种是对它的电路进行Verilog HDL编程；一种是对它的功能进行Verilog HDL编程。就比如下面两种对MUX设计而不同的编程方式。

电路描述

MUX电路结构

功能描述

个人认为，用功能描述的方法编程更加简单。

2、寄存器组

• 16位寄存器组

4个数据寄存器(AX、BX、CX和DX)

2个变址和指针寄存器(SI和DI)

2个指针寄存器(SP和BP)

4个段寄存器(ES、CS、SS和DS)

1个指令指针寄存器(IP)

1个标志寄存器(Flags)

• 32位寄存器组

4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)

2个变址和指针寄存器(ESI和EDI)

2个指针寄存器(ESP和EBP)

6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)

1个指令指针寄存器(EIP)

1个标志寄存器(EFlags)

具有一个输入端口和两个输出端口。

32位CPU除了包含了先前CPU的所有寄存器，并把通用寄存器、指令指针和标志寄存器从16位扩充成32位之外，还增加了2个16位的段寄存器：FS和GS。

3、微程序控制器

微程序控制的基本思想，就是仿照通常的解题程序的方法，把操作控制信号编成所谓的“微指令，存放到一个只读存储器里．当机器运行时，一条又一条地读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行所规定的操作 .采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的，而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行，将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中，若干条微指令组成一段微程序，对应一条机器指令。在设计CPU时，根据指令系统的需要，事先编制好各段微程序 ，且将它们存入一个专用存储器（称为控制存储器）中。

微程序控制器由指令寄存器IR、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSW、时序系统、控制存储器CM、微指令寄存器以及微地址形成电路、微地址寄存器等部件组成。执行指令时，从控制存储器中找到相应的微程序段，逐次取出微指令，送入微指令寄存器，译码后产生所需微命令，控制各步操作完成。

4、时序系统

• 时序信号：周期、节拍、脉冲等信号
• 产生时序信号的部件则称为时序发生器或时序系统，它们的基准信号是一个振荡器。

5、CPU内部数据通路结构

后记：关于架构的事，还是下次再写吧。毕竟能力有限，我也好先消化一下上面写的这些东西。欢迎大家提出意见，毕竟我也难以保证写出来的这些东西都是正确的。最后，希望大家能够共同进步，在不久的将来，成为一头大牛，分分钟惊呆人们眼球的那种。