运算器和控制器一同构成了CPU。
控制器的组成：
1.程序计数器。即PC寄存器（指令地址寄存器）
2.指令寄存器IR 多数计算机都已经将其扩充为了指令队列/栈
3.指令译码器
4.控制信号形成组件
5.时序发生器
6.地址寄存器AR 专门收纳数据的地址， 无论数据来自指令还是寄存器还是主存，他们的地址都存在此处
7数据寄存器DR
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指令周期：计算机取出一条指令并执行所需时间，不同指令对应时间也不同
机器周期：又叫CPU周期，是指CPU与内存交换一次数据（读或者写）所需的时间。一般CPU访问存储器的用时比内部操作长，所以将访存取一个指令字的最短时间作为机器周期。
一个指令周期可能包含多个机器周期
时钟周期：一个CPU周期包含多个时钟周期，是最基本单位。
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以一个8位的简单计算机系统为例：概念计算机包含存储器、运算器和控制器三部分。地址总线和数据总线交错其中。。对于这样一个计算机执行指令
1）存储器读
送地址到地址总线AB和地址寄存器AR->控制器发送读信号，启动读操作，并将数据通过数据总线送入所需寄存器
2）存储器写
步骤和读类似，第一步仍是地址预处理，第二部执行指令，处理数据
3）运算器运算
送数据一到数据总线，并送入ALU暂存器DA1->送数据一到数据总线，并送入ALU暂存器DA1->发送运算器功能选择信号，控制ALU进行运算
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在这样的简单计算机系统中，以ADD指令为例描述其执行过程：假定这个计算机支持单字节和双字节两种指令。双字节指令方便装入立即数。
假如指令是ADD R,#06H
存储器中数据和指令这样排列：
| 指令地址 | 指令机器码 | 助记符 |
| 0000 0100 | 0101 0000 | ADD R0，06H |
| 0000 0101 | 0000 0110 | 立即数06H在这里 |
1）取指令：控制器将第一条指令地址放入PC，PC将指令地址送到AR同时PC自+1。AR通过地址总线指明指令所在地址，这条指令再通过数据总线送到指令寄存器IR。 指令进入IR后，译码器就开始工作，分析指令
2）执行指令：控制信号形成组件会根据指令，发出该指令所需的所有部件的控制信号有序序列。
加法指令的目的，是将06H与寄存器R0的数值相加，并放在寄存器中。
详细步骤：程序计数器PC设为0000 0100，并送入AR，并通过DB送到存储器，自身+1
-->控制器发出读信号，0000 0100处的数据被读出，通过数据总线送到指令寄存器IR，再转入译码器译码，再转入控制信号形成组件
-->将PC的值0000 0101送入AR，同时PC+1
--->控制器发出读信号，并将数据06H取出，通过数据总线送到运算器ALU的暂存区DA1
-->指令寄存器IR的低四位0000是源寄存器地址和目的寄存器地址，因此翻译后得知应在R0中取出数据，并放到ALU的另一个暂存区DA2；
--->ALU进行加法运算，并将结果送入寄存器R0.
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在计算机中，各个部件所需的微操作信号均由操作控制信号形成部件来实现。在实际中，这个组件有两种设计形式：一种是用组合逻辑来实现，即 硬布线控制器 ；另一类由存储逻辑实现，即 微程序控制器 。
对于硬布线控制器，在设计时就已经确定了指令的格式、功能等内容，设计每种指令需要的 信号序列，综合每个信号的逻辑函数，最后以此设计逻辑电路，设计后即不可改动；
对于微程序控制器，它和CPU一样，也是一个有限状态机。一条指令 可以被进一步拆分为多个微指令。