计算机组成原理之控制器的功能与工作原理

计算机组成原理中，控制器的功能与工作原理可以归纳如下：

功能：

控制器是计算机的“决策机构”，负责协调和指挥整个计算机系统的操作。
它从数据总线接收指令，并为系统中的部件提供运行所需的控制信号。
控制器还负责从主存中取出指令，并指出下一条指令的地址。
对指令进行译码或测试，产生相应的控制信号，以便启动规定的动作。

指挥并控制CPU、主存、输入输出设备之间的数据流动方向。工作原理：

控制器通过程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等部件协同工作。
程序计数器用于存储当前指令的地址，指令寄存器用于存放从主存中读出的指令。
指令译码器对指令进行译码，产生相应的控制信号。
时序产生器负责产生时序信号，以控制指令的执行顺序。
操作控制器则根据控制信号和时序信号，发出具体的操作命令，控制各部件的工作。
此外，根据产生微操作控制信号的方式不同，控制器还可以分为组合逻辑控制器和微程序控制器，两者各有长处和短处：

组合逻辑控制器：完全靠硬件来实现指令的功能，由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指令，结合时序电路产生的节拍，共同作为组合逻辑电路的输入，结果输出相应的控制信号。这种控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快，因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。
微程序控制器：基本思想是将每条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一个或几个微操作命令。然后把这些微程序存入一个控制存储器（简称控存，CM）中，用读取指令的方式将它们读出依次执行。这种控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序。但是它是通过执行一段微程来实现功能的。
综上所述，控制器是计算机系统的核心部件之一，其功能和工作原理对于理解计算机的整体运作具有重要意义。