在微型電腦中，控制器的基本功能是「控制機器各個部件協調一致地工作」。控制器是指揮電腦的各個部件依照指令的功能要求協調工作的部件，是電腦的神經中樞和指揮中心，能完成協調和指揮整個電腦系統的操作。
本教學操作環境：windows7系統、Dell G3電腦。
在微型電腦中，控制器的基本功能是「控制機器各個部件協調一致地工作」。
控制器（controller）是指依照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、煞車和反向的主令裝置。由程式計數器、指令暫存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個電腦系統的操作。
控制器是指揮電腦的各個部件依照指令的功能要求協調工作的部件，是電腦的神經中樞和指揮中心，由指令暫存器IR（InstructionRegister）、程式計數器PC（ProgramCounter）和操作控制器OC（OperationController）三個部件組成，對協調整個電腦有序工作極為重要。
指令暫存器：用於保存目前執行或即將執行的指令的一種暫存器。指令內包含有確定操作類型的操作碼和指出操作數來源或去向的位址。指令長度隨不同計算機而異，指令暫存器的長度也隨之而異。電腦的所有操作都是透過分析存放在指令暫存器中的指令後再執行的。指令暫存器的輸人端接收來自記憶體的指令，指令暫存器的輸出端分為兩部分。操作碼部分送到譯碼電路進行分析，指出本指令該執行何種類型的操作;位址部分送到位址加法器產生有效位址後再送到記憶體，作為取數或存數的位址。
記憶體可以指主記憶體、快取或暫存器堆疊等用來保存目前正在執行的一條指令。當執行一條指令時，先把它從內存取到資料暫存器（DR）中，然後再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進制數字組成。為了執行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試，以便識別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項工作的。指令暫存器中操作碼欄位的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經譯碼後，即可向操作控制器發出具體操作的特定訊號。
程式計數器：指明程式中下次要執行的指令位址的一種計數器，又稱為指令計數器。它兼有指令位址暫存器和計數器的功能。當一條指令執行完畢的時候，程式計數器作為指令位址暫存器，其內容必須已經改變成下一指令的位址，從而使程式得以持續運作。
為此可採取以下兩種方法：
第一種方法是在指令中包含了下一指令的位址。在指令執行過程中將這個位址送人指令位址暫存器即可達到程式持續運作的目的。這個方法適用於早期以磁鼓、延遲線等串列裝置作為主記憶體的電腦。根據本指令的執行時間適當地決定下一條指令的位址就可以縮短讀取下一指令的等待時間，從而收到提高程式運作速度的效果。
第二種方法是順序執行指令。一個程式由若干個程式段組成，每個程式段的指令可以設計成順序地存放在記憶體之中，所以只要指令位址暫存器兼有計數功能，在執行指令的過程中進行計數，自動加一個增量，就可以形成下一指令的位址，從而達到順序執行指令的目的。這個辦法適用於以隨機記憶體作為主記憶體的電腦。當程式的運作需要從一個程式段轉向另一個程式段時，可以利用轉移指令來實現。轉移指令中包含了即將轉去的程式段入口指令的位址。執行轉移指令時將這個位址送人程式計數器(此時只作為指令位址暫存器，不計數)作為下一指令的位址，從而達到轉移程式段的目的。子程序的呼叫、中斷和陷阱的處理等都用類似的方法。在隨機存取記憶體普及後，第二種辦法的整體運作效果大大優於第一種辦法，因而順序執行指令已成為主流電腦普遍採用的辦法，程式計數器就成為中央處理器不可或缺的一個控制部件。
CPU內的每個功能部件都完成一定的特定功能。資訊在各部件之間傳送及資料的流動控制部件的實現。通常會把許多數位元件之間傳送訊息的通路稱為「資料通路」。訊息從什麼地方開始，中間經過哪個暫存器或多路開關，最後傳到哪個暫存器，都要加以控制。在各寄存器之間建立資料通路的任務，是由稱為「操作控制器」的部件來完成的。
操作控制器的功能是根據指令操作碼和時序訊號，產生各種操作控制訊號，以便正確地建立資料通路，從而完成取指令和執行指令的控制。
有兩種由於設計方法不同因而結構也不同的控制器。微操作是指不可再分解的操作，進行微操作總是需要對應的控制訊號(稱為微操作控制訊號或微操作指令)。一台數位計算機基本上可以劃分為兩大部分---控制部件和執行部件。控制器就是控制部件，而運算器、記憶體、週邊設備相對控制器來說就是執行部件。控制部件與執行部件的一種連結就是透過控制線。控制部件透過控制線向執行部件發出各種控制命令，通常這種控制命令叫做微命令，而執行部件接受微命令後所執行的操作就叫做微操作。控制部件與執行部件之間的另一種聯繫就是回饋訊息。執行部件透過回饋線向控制部件反映操作情況，以便使得控制部件根據執行部件的狀態來下達新的微命令，這也稱為「狀態測試」。微操作在執行部件中是組基本的操作。由於資料通路的結構關係，微操作可分為
相容性和相斥性兩種。在機器的一個CPU週期中，一組實現一定操作功能的微命令的組合，構成一條微指令。一般的微指令格式由操作控制和順序控制兩部分構成。操作控制部分用來發出管理和指揮全機工作的控制訊號。其順序控制部分用來決定產生下一個微指令的位址。事實上一條機器指令的功能是由許多微指令組成的序列來實現的。這個微指令序列通常叫做微程式。既然微程式是有微指令組成的，那麼執行目前的一條微指令的時候。必須指出後繼微指令的位址，以便當前一條微指令執行完畢以後，取下一微指令執行。
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