資料路徑（datapath）

想像一座小型工廠的作業線：原料從一道門進來，沿著固定的工作站移動，成品再從另一道門出去。CPU 的資料路徑（datapath）對「數字」來說正是這樣一條作業線，它是位元在執行一道指令時實際流經的所有導線、儲存盒與運算機器的集合。如果你問「要把兩個數相加，資料實際上跑去哪裡？」，答案就是：沿著資料路徑跑。

具體來說，資料路徑由幾個有名字的元件接線而成。程式計數器（PC）存放目前指令的位址；指令記憶體依該位址交回指令的位元；暫存器檔（register file）是一小組快速儲存（也就是架構暫存器），可讀可寫；ALU（算術邏輯單元）負責真正的加、減與比較；資料記憶體存放較大量的數值；符號擴展器把一個短數字加寬到全寬；多工器（mux）則是選擇哪一條導線餵給下一階段的開關。這些導線把元件接起來，於是一個值可以從某暫存器出發，通過 ALU，再回到暫存器或送往記憶體。

要牢記的關鍵分工：資料路徑只負責搬移與轉換資料，並不決定要做什麼。決定的工作屬於控制單元，它設定那些開關（控制訊號），替每一種指令類型導引資料路徑。資料路徑加上控制，就等於一個能運作的處理器。真實晶片的資料路徑遠比教學版本更寬、更糾結，但仍圍繞著同樣這些基本元件來組織。