計算機組成原理 暫存器

2021-10-04 08:05:03 字數 1763 閱讀 3259

暫存器是cpu中的乙個重要組成部分,它是cpu內部的臨時儲存單元。暫存器既可以用來存放資料和位址,也可以存放控制資訊或cpu工作時的狀態。在cpu中增加暫存器的數量,可以使cpu把執行程式時所需的資料盡可能地放在暫存器件中,從而減少訪問記憶體的次數,提高其執行速度。但是,暫存器的數目也不能太多,除了增加成本外,由於暫存器位址編碼增加也會相對增加指令的長度。cpu中的暫存器通常分為存放資料的暫存器、存放位址的暫存器、存放控制資訊的暫存器、存放狀態資訊的暫存器和其他暫存器等型別。

程式狀態暫存器用於記錄運算中產生的標誌資訊,典型的標誌為有進製標誌位、零標誌位、符號標誌位、溢位標誌位和奇偶標誌等。狀態暫存器中的各個狀態標誌位是依據算術邏輯部件上次的運算結果來置位的。

位址暫存器包括程式計數器、堆疊指示器、變址暫存器和段位址暫存器等,用於記錄各種記憶體位址。

程式計數器用於存放指令的位址。當程式順序執行時,每取出一條指令,pc內容自動增加乙個值,指向下一條要取的指令。當程式出現轉移時,則將轉移位址送入pc,然後由pc指向新的程式位址。程式計數器pc中存放的是轉移的目標位址

累加暫存器是乙個資料暫存器,在運算過程中暫時存放被運算元和中間運算結果,累加器不能用於長時間地儲存乙個資料。

1、cpu中有若干暫存器,儲存當前正在執行的指令的暫存器為指令暫存器ir,儲存下一條指令位址的暫存器為程式計數器pc,用於存放儲存器中資料和指令位址的暫存器是位址暫存器,存資料和指令的暫存器是資料暫存器

2、通用暫存器可用於傳送和暫存資料,也可參與算術邏輯運算,並儲存運算結果。除此之外,它們還各自具有一些特殊功能。通用暫存器的長度取決於機器字長,組合語言程式設計師必須熟悉每個暫存器的一般用途和特殊用途,只有這樣,才能在程式中做到正確、合理地使用它們。

3、指令暫存器(ir)用來儲存當前正在執行的一條指令,不需要使用者的任何干預,所以對使用者是透明的。當執行一條指令時,先把它從記憶體取到資料暫存器(dr)中,然後再傳送至ir。指令劃分為操作碼和位址碼字段,由二進位制數字組成。為了執行任何給定的指令,必須對操作碼進行測試,以便識別所要求的操作。指令解碼器就是做這項工作的。指令暫存器中操作碼欄位的輸出就是指令解碼器的輸入。操作碼一經解碼後,即可向操作控制器發出具體操作的特定訊號。

4、運算元在暫存器中的定址方式為「暫存器直接定址」,也叫「暫存器定址」。當運算元的記憶體偏移位址在暫存器中時叫「暫存器間接定址」。

5、cpu內通用暫存器的位數與機器位元組有關。

通常乙個暫存器儲存乙個機器字長的資料,通用暫存器的最大位數等於機器字長。

6、主存位址暫存器mar的位數與程式計數器pc暫存器相同,都取決於主儲存器的容量。

7、彙編程式設計師可以通過指定待執行指令的位址來設定程式計數器(pc)的值,也可用通用暫存器(gr),而ir(指令暫存器)、mar(儲存位址暫存器)、mdr(儲存器資料暫存器)是cpu的內部工作暫存器,對程式設計師不可見。

8、在鍵盤介面中設定移位暫存器是為了實現串-並轉化。

鍵盤的輸入是一位進行的,但傳入主存的資訊是並行的,所以,鍵盤介面必須實現序列到並行的轉換。

9、狀態暫存器用來存放算術、邏輯運算及測試指令的結果狀態。

10、在cpu中,累加暫存器可用於傳送和暫存使用者資料,為alu執行算術邏輯運算提供工作區。

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