计算机硬件系统通常由运算器部件、控制器部件、存储器系统、输入设备和输出设备这５大部分组成。从图 可以看到计算机硬件系统的５大功能部件及其连接关系。虚线框内的是控制器部件，另外的４个实线框是其余的４个部件，它们通过数据总线、地址总线和控制总线连接在一起，主要连接关系简单说明如下：
（1）运算器部件通过数据总线和内存储器、输入和输出设备传送数据；
（2）输入和输出设备通过接口电路与总线相连接；
（3）内存储器、输入和输出设备从地址总线接收地址信息，从控制总线得到控制信号，通过数据总线与其他部件传送数据；
（4）控制器部件从数据总线接收指令信息，从运算器部件接收指令转移地址，送出指令地址到地址总线，还要向系统中各部件提供它们运行所需要的控制信号。
作为五大功能部件之一的控制器的作用，是向整机系统的每个部件（包括控制器部件本身）提供它们协同运行所需要的控制信号。计算机的核心功能是提供连续执行指令的能力，而每一条指令往往又要分成几个执行步骤才得以完成。由此又可以说，控制器的基本功能，是依据当前正在执行的指令和它所处的执行步骤，形成并提供出在这一时刻整机各部件要用到的控制信号。
执行一条指令，通常总是要经过读取指令、分析指令、执行指令所规定的处理功能三个阶段才能完成，这是在控制器的控制下实现的；控制器还要保证计算机能按程序中设定的指令运行次序，自动地连续执行指令序列。为此，控制器部件必须由一些具有不同处理功能的逻辑线路（子部件）组成，图中也给出了控制器的基本组成，并且表明它在整机中的地位。
组成控制器的４个子部件是：
（1）程序计数器（PC），是用于提供指令在内存中的地址的部件，服务于读取指令，能执行内容增量和接收新的指令地址，用于给出下一条将要执行的指令的地址。
（2）指令寄存器（IR），是用于接收并保存从内存储器读出来的指令内容的部件，在执行本条指令的整个过程中，为系统运行提供指令本身的主要信息。
（3）指令执行的步骤标记线路，用于标记出每条指令的各个执行步骤的相对次序关系，保证每一条指令按设定的步骤序列依次执行。
（4）全部控制信号的产生部件，它依据指令操作码、指令的执行步骤（时刻），也许还有些另外的条件信号，来形成或提供出当前执行步骤计算机各个部件要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，执行指令，产生预期的执行结果。
依据前述控制器最后两个组成部分的具体组成与运行原理不同，通常把控制器区分为硬连线控制器和微程序控制器两大类。
指令执行步骤计算机在执行任何一条指令时都是在取指—译码—执行的循环中完成的，即执行每一条指令，通常都要经过从内存储器中读取指令，经过控制信号产生线路来分析指令，从而提供相关的控制信号，根据控制信号执行指令规定的具体操作功能等几个操作步骤。
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