運(yùn)算器包括寄存器、執(zhí)行部件和控制電路3個(gè)部分。在典型的運(yùn)算器中有3個(gè)寄存器：接收并保存一個(gè)操作數(shù)的接收寄存器;保存另一個(gè)操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果的累加寄存器;在進(jìn)行乘、除運(yùn)算時(shí)保存乘數(shù)或商數(shù)的乘商寄存器。執(zhí)行部件包括一個(gè)加法器和各種類型的輸入輸出門電路。控制電路按照一定的時(shí)間順序發(fā)出不同的控制信號，使數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的門電路進(jìn)入寄存器或加法器，完成規(guī)定的操作。

為了減少對存儲器的訪問，很多計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器設(shè)有較多的寄存器，存放中間計(jì)算結(jié)果，以便在后面的運(yùn)算中直接用作操作數(shù)。為了提高運(yùn)算速度，某些大型計(jì)算機(jī)有多個(gè)運(yùn)算器。它們可以是不同類型的運(yùn)算器，如定點(diǎn)加法器、浮點(diǎn)加法器、乘法器等，也可以是相同類型的運(yùn)算器。運(yùn)算器的組成決定于整機(jī)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)要求，采用不同的運(yùn)算方法將導(dǎo)致不同的運(yùn)算器組成。但由于運(yùn)算器的基本功能是一樣的，其算法也大致相同，因而不同機(jī)器的運(yùn)算器是大同小異的。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯部件、通用寄存器組和狀態(tài)寄存器組成。

1、算術(shù)邏輯部件ALU。ALU 主要完成對二進(jìn)制信息的定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和各種移位操作。算術(shù)運(yùn)算主要包括定點(diǎn)加、減、乘和除運(yùn)算。邏輯運(yùn)算主要有邏輯與、邏輯或、邏輯異或和邏輯非操作。移位操作主要完成邏輯左移和右移、算術(shù)左移和右移及其他一些移位操作。某些機(jī)器中，ALU 還要完成數(shù)值比較、變更數(shù)值符號、計(jì)算操作數(shù)在存儲器中的地址等?？梢?，ALU 是一種功能較強(qiáng)的組合邏輯電路，有時(shí)被稱為多功能發(fā)生器，它是運(yùn)算器組成中的核心部件。ALU 能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)(即字長)與機(jī)器有關(guān)。如 Z80單板機(jī)中，ALU 是 8 位;IBM PC/XT和 AT 機(jī)中，ALU 為 16 位;386 和 486微機(jī)中，ALU 是 32 位。ALU 有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，輸入輸出的數(shù)據(jù)寬度(即位數(shù))與 ALU 處理的數(shù)據(jù)寬度相同。

2、通用寄存器組設(shè)計(jì)的機(jī)器的運(yùn)算器都有一組通用寄存器。它主要用來保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算的結(jié)果。早期的機(jī)器只設(shè)計(jì)一個(gè)寄存器，用來存放操作數(shù)、操作結(jié)果和執(zhí)行移位操作，由于可用于存放重復(fù)累加的數(shù)據(jù)，所以常稱為累加器。通用寄存器均可以作為累加器使用。通用寄存器的數(shù)據(jù)存取速度是非?？斓模话闶鞘畮讉€(gè)毫微秒(μs)。如果 ALU 的兩個(gè)操作數(shù)都來自寄存器，則可以極大地提高運(yùn)算速度。通用寄存器同時(shí)可以兼作專用寄存器，包括用于計(jì)算操作數(shù)的地址(用來提供操作數(shù)的形式地址，據(jù)此形成有效地址再去訪問主存單元)。例如，可作為變址寄存器、程序計(jì)數(shù)器(PC)、堆棧指示器(SP)等。必須注意的是，不同的機(jī)器對這組寄存器使用的情況和設(shè)置的個(gè)數(shù)是不相同的。

3、狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器用來記錄算術(shù)、邏輯運(yùn)算或測試操作的結(jié)果狀態(tài)。程序設(shè)計(jì)中，這些狀態(tài)通常用作條件轉(zhuǎn)移指令的判斷條件，所以又稱為條件碼寄存器。一般均設(shè)置如下幾種狀態(tài)位：1)零標(biāo)志位(Z)：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為 0 時(shí)，Z 位置“1”;非 0 時(shí)，置“0”;2)負(fù)標(biāo)志位(N)：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，N 位置“1”;為正時(shí)，置“0”;3)溢出標(biāo)志位(V)：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果發(fā)生溢出時(shí)，V 位置“1”;無溢出時(shí)，置“0”;4)進(jìn)位或借位標(biāo)志(C)：在做加法時(shí)，如果運(yùn)算結(jié)果最高有效位(對于有符號數(shù)來說，即符號位;對無符號數(shù)來說，即數(shù)值最高位)向前產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，C 位置“1”;無進(jìn)位時(shí)，置“0”。在做減法時(shí)，如果不夠減，最高有效位向前有借位(這時(shí)向前無進(jìn)位產(chǎn)生)時(shí)，C 位置“1”;無借位(即有進(jìn)位產(chǎn)生)時(shí)，C 位置“0”。除上述狀態(tài)外，狀態(tài)寄存器還常設(shè)有保存有關(guān)中斷和機(jī)器工作狀態(tài)(用戶態(tài)或核心態(tài))等信息的一些標(biāo)志位(應(yīng)當(dāng)說明，不同的機(jī)器規(guī)定的內(nèi)容和標(biāo)志符號不完全相同)，以便及時(shí)反映機(jī)器運(yùn)行程序的工作狀態(tài)，所以有的機(jī)器稱它為“程序狀態(tài)字”或“處理機(jī)狀態(tài)字”(Processor Status Word，PSW )。