Для чего предназначены регистры процессора: Основы микропроцессорной техники – тест 3

Основы микропроцессорной техники – тест 3

Главная / Аппаратное обеспечение / Основы микропроцессорной техники / Тест 3

Упражнение 1:

---

Номер 1

Для чего предназначены регистры процессора?

Ответ:

&nbsp(1) для буферизации внешних шин&nbsp

&nbsp(2) для выполнения арифметических операций&nbsp

&nbsp(3) для временного хранения информации&nbsp

&nbsp(4) для ускорения выборки команд из памяти&nbsp

&nbsp(5) для управления прерываниями&nbsp

---

Номер 2

Для чего служит регистр признаков?

Ответ:

&nbsp(1) для хранения флагов результатов выполненных операций&nbsp

&nbsp(2) для хранения кодов специальных команд&nbsp

&nbsp(3) для хранения кода адреса&nbsp

&nbsp(4) для определения режима работы микропроцессорной системы&nbsp

&nbsp(5) для обслуживания стека&nbsp

---

Номер 3

Какова функция конвейера?

Ответ:

&nbsp(1) ускорение выполнения логических операций&nbsp

&nbsp(2) увеличение объема системной памяти команд&nbsp

&nbsp(3) уменьшение количества команд процессора&nbsp

&nbsp(4) ускорение выборки команд&nbsp

&nbsp(5) распараллеливание выполнения арифметических операций&nbsp

---

Упражнение 2:

---

Номер 1

Для чего нужен селектор адреса в составе модуля памяти?

Ответ:

&nbsp(1) для выделения адресов зоны стека системы&nbsp

&nbsp(2) для выделения адресов памяти начальной загрузки&nbsp

&nbsp(3) для выделения адресов устройств ввода-вывода&nbsp

&nbsp(4) для выделения адресов этого модуля в адресном пространстве системы&nbsp

&nbsp(5) для выделения адресов кэш-памяти системы&nbsp

---

Номер 2

Каков принцип работы стековой памяти?

Ответ:

&nbsp(1) первый записанный код читается первым&nbsp

&nbsp(2) первый записанный код читается последним&nbsp

&nbsp(3)

запись и чтение могут следовать в произвольном порядке&nbsp

&nbsp(4) содержимое стековой памяти не меняется за время работы системы&nbsp

&nbsp(5) стековая память ускоряет работу памяти векторов прерываний&nbsp

---

Номер 3

В какой памяти сохраняется содержимое регистра признаков при прерывании?

Ответ:

&nbsp(1) в стековой памяти&nbsp

&nbsp(2) в памяти векторов прерываний&nbsp

&nbsp(3) в памяти программ начального запуска&nbsp

&nbsp(4) в памяти устройств, подключенных к магистрали&nbsp

&nbsp(5) в любой из ячеек системной памяти&nbsp

---

Упражнение 3:

---

Номер 1

Что такое порт?

Ответ:

&nbsp(1) простейшее устройство ввода-вывода&nbsp

&nbsp(2) одно из самых сложных устройств ввода-вывода&nbsp

&nbsp(3) устройство связи магистрали с системной памятью&nbsp

&nbsp(4) буфер магистрали внутри процессора&nbsp

&nbsp(5) внешнее устройство, с которым осуществляется сопряжение&nbsp

---

Номер 2

Какое устройство не относится к устройствам ввода-вывода?

Ответ:

&nbsp(1) контроллер видеомонитора&nbsp

&nbsp(2) устройство сопряжения клавиатуры&nbsp

&nbsp(3) интерфейсная плата локальной сети&nbsp

&nbsp(4) адаптер дискового накопителя&nbsp

&nbsp(5) селектор адреса&nbsp

---

Номер 3

Выберите верное утверждение. 

Ответ:

&nbsp(1) устройство ввода-вывода всегда имеет множество адресов на магистрали&nbsp

&nbsp(2) устройство ввода-вывода может иметь один адрес на магистрали&nbsp

&nbsp(3) устройство ввода-вывода предназначено исключительно для двунаправленного обмена с внешними устройствами&nbsp

&nbsp(4) устройства ввода-вывода почти не отличаются друг от друга&nbsp

---

Главная / Аппаратное обеспечение / Основы микропроцессорной техники / Тест 3

Регистры процессора

Как уже упоминалось, внутренние регистры процессора представляют собой сверхоперативную память небольшого размера, которая предназначена для временного хранения служебной информации или данных. Количество регистров в разных процессорах может быть от 6—8 до нескольких десятков. Регистры могут быть универсальными и специализированными.

Специализированные регистры, которые присутствуют в большинстве процессоров, — это регистр- счетчик команд, регистр состояния ( PSW ), регистр указателя стека. Остальные регистры процессора могут быть как универсальными, так и специализированными.

Например, в 16-разрядном процессоре Т-11 фирмы DEC было 8 регистров общего назначения (РОН) и один регистр состояния. Все регистры имели по 16 разрядов. Из регистров общего назначения один отводился под счетчик команд, другой — под указатель стека. Все остальные регистры общего назначения полностью взаимозаменяемы, то есть имеют универсальное назначение, могут хранить как данные, так и адреса (указатели), индексы и т.д. Максимально допустимый объем памяти для данного процессора составлял 64 Кбайт (адрес памяти 16-разрядный).

В 16-разрядном процессоре MC68000 фирмы Motorola было 19 регистров: 16-разрядный регистр состояния, 32-разрядный регистр счетчика команд, 9 регистров адреса (32-разрядных) и 8 регистров данных (32-разрядных). Два регистра адреса отведены под указатели стека. Максимально допустимый объем адресуемой памяти — 16 Мбайт (внешняя шина адреса 24-разрядная). Все 8 регистров данных взаимозаменяемы. 7 регистров адреса – тоже взаимозаменяемы.

В 16-разрядном процессоре Intel 8086, который стал базовым в линии процессоров, используемых в персональных компьютерах, реализован принципиально другой подход. Каждый регистр этого процессора имеет свое особое назначение, и заменять друг друга регистры могут только частично или же не могут вообще. Остановимся на особенностях этого процессора подробнее.

Процессор 8086 имеет 14 регистров разрядностью по 16 бит. Из них четыре регистра ( AX, BX, CX, DX ) — это регистры данных, каждый из которых помимо хранения операндов и результатов операций имеет еще и свое специфическое назначение:

- регистр AX — умножение, деление, обмен с устройствами ввода/вывода;
- регистр BX — базовый регистр в вычислениях адреса;
- регистр CX — счетчик циклов;
- регистр DX — определение адреса ввода/вывода.  

Следующие четыре внутренних регистра процессора — это сегментные регистры, каждый из которых определяет положение одного из рабочих сегментов:

- регистр CS (Code Segment) соответствует сегменту команд, исполняемых в данный момент;
- регистр DS (Data Segment) соответствует сегменту данных, с которыми работает процессор;
- регистр ES (Extra Segment) соответствует дополнительному сегменту данных;
- регистр SS (Stack Segment) соответствует сегменту стека.

Следующие пять регистров процессора ( SP — Stack Pointer, BP — Base Pointer, SI — Source Index, DI — Destination Index, IP —Instruction Pointer) служат указателями (то есть определяют смещение в пределах сегмента). Например, счетчик команд процессора образуется парой регистров CS и IP, а указатель стека — парой регистров SP и SS. Регистры SI, DI используются в строковых операциях, то есть при последовательной обработке нескольких ячеек памяти одной командой.

Последний регистр FLAGS — это регистр состояния процессора ( PSW ). Из его 16 разрядов используются только девять: CF (Carry Flag) — флаг переноса при арифметических операциях, PF (Parity Flag) — флаг четности результата, AF (Auxiliary Flag) — флаг дополнительного переноса, ZF (Zero Flag) — флаг нулевого результата, SF (Sign Flag) — флаг знака (совпадает со старшим битом результата), TF (Trap Flag) — флаг пошагового режима (используется при отладке), IF (Interrupt-enable Flag) — флаг разрешения аппаратных прерываний, DF (Direction Flag) — флаг направления при строковых операциях, OF (Overflow Flag) — флаг переполнения.

Во многих процессорах выделяется специальный регистр, называемый аккумулятором (то есть накопителем). При этом, как правило, только этот регистр-аккумулятор может участвовать во всех операциях, только через него может производиться взаимодействие с устройствами ввода/вывода. Иногда в него же помещается результат любой выполненной команды (в этом случае говорят даже об “аккумуляторной” архитектуре процессора). Например, в процессоре 8086 регистр данных АХ можно считать своеобразным аккумулятором, так как именно он обязательно участвует в командах умножения и деления, а также только через него можно пересылать данные в устройство ввода/вывода и из устройства ввода/вывода.

Выделение специального регистра-аккумулятора упрощает структуру процессора и ускоряет пересылки кодов внутри процессора, но в некоторых случаях замедляет работу системы в целом, так как весь поток информации должен пройти через один регистр-аккумулятор. В случае, когда несколько регистров процессора полностью взаимозаменяемы, таких проблем не возникает.

Видео с Youtube

Программирование МК AVR

Программирование микроконтроллеров “Урок10” LED индикатор на Atmege

Александр Писанец

Философия микропроцессорной техники

1. Микропроцессор

2. Шинная структура связей

3. Режимы работы микропроцессорной системы

4. Архитектура микропроцессорных систем

5. Типы микропроцессорных систем

Шины микропроцессорной системы

1. Шины микропроцессорной системы

2. Циклы обмена информацией

Адресация операндов

1. Методы адресации

2. Сегментирование памяти

3. Адресация байтов и слов

Функции магистрали

1. Функции процессора

2. Функции памяти

3. Функции устройств ввода/вывода

Книга по программированию

Регистры процессора

1. Регистры процессора

Системы команд процессора

1. Система команд процессора

2. Команды пересылки данных

Различные классы регистров ЦП

Просмотр обсуждения

Улучшить статью

Сохранить статью

• Уровень сложности: Easy
• Последнее обновление: 22 ноя, 2021

Читать

Обсудить

Посмотреть обсуждение

Улучшить статью

Сохранить статью

В компьютерной архитектуре регистры представляют собой очень быструю компьютерную память, которая используется для эффективного выполнения программ и операций. Это достигается за счет предоставления доступа к часто используемым значениям, то есть к значениям, которые в данный момент находятся в точке операции/выполнения. Итак, для этой цели существует несколько различных классов регистров ЦП, которые работают в координации с памятью компьютера для эффективного выполнения операций.

Единственной целью наличия регистра является быстрый поиск данных для обработки центральным процессором. Хотя доступ к инструкциям из ОЗУ сравнительно быстрее с жестким диском, этого все же недостаточно для ЦП. Для еще лучшей обработки в ЦП есть память, которая может получать данные из ОЗУ, которые должны быть выполнены заранее. После регистров у нас есть кэш-память, которая быстрее, но не так быстро, как регистры.

 

Они классифицируются, как указано ниже.
 

• Аккумулятор:  
  Это наиболее часто используемый регистр для хранения данных, взятых из памяти. В разных микропроцессорах он разный.
   
• Регистры адреса памяти (MAR):  
  Содержит адрес места, к которому осуществляется доступ из памяти. MAR и MDR (регистр данных памяти) вместе облегчают связь ЦП и основной памяти.
   
• Регистры данных памяти (MDR):  
  Содержит данные для записи или считывания из адресата.
   
• Регистры общего назначения:  
  Они пронумерованы как R0, R1, R2….Rn-1 и используются для хранения временных данных во время любой текущей операции. Доступ к его содержимому можно получить с помощью программирования на ассемблере. Современные архитектуры ЦП, как правило, используют больше GPR, поэтому адресация между регистрами может использоваться чаще, что сравнительно быстрее, чем другие режимы адресации.
   
• Счетчик программ (ПК):  
  Счетчик программ (ПК) используется для отслеживания выполнения программы. Он содержит адрес памяти следующей инструкции, которая будет выбрана. PC указывает на адрес следующей инструкции, которая будет извлечена из основной памяти, когда предыдущая инструкция была успешно завершена. Счетчик программ (ПК) также служит для подсчета количества инструкций. Инкрементация ПК зависит от типа используемой архитектуры. Если мы используем 32-битную архитектуру, ПК увеличивается на 4 каждый раз, чтобы получить следующую инструкцию.
   
• Регистр инструкций (IR):  
  IR содержит инструкцию, которая вот-вот должна быть выполнена. Инструкция с ПК извлекается и сохраняется в ИК. Как только инструкция помещается в IR, ЦП начинает выполнение инструкции, и ПК указывает на следующую инструкцию для выполнения.
   
• Регистр кода состояния ( CCR ): 
  Регистры кода состояния содержат различные флаги, указывающие на состояние любой операции. Например, допустим, операция вызвала создание отрицательного результата или нуля, тогда эти флаги соответственно устанавливаются высокими. а флагов

1. Перенос C: Установите в 1, если операция сложения производит перенос, а операция вычитания производит заимствование; в противном случае очищается до 0.
2. Переполнение V: Полезно только при операциях с целыми числами со знаком.
3. Zero Z: Установите на 1, если результат равен 0, в противном случае сбрасывайте на 0.
4. Отрицание N: Имеет смысл только в операциях с числами со знаком. Установите в 1, если получен отрицательный результат.
5. Расширение X: работает как перенос для арифметических операций с множественной точностью.

          Обычно решение об этом принимает ALU.

Итак, это разные регистры, которые работают для определенной цели.

Что такое регистр ЦП | Использование и операции с типами регистров памяти

В компьютерной архитектуре регистр ЦП играет ключевую роль, являясь местом хранения небольших данных или памятью, и является неотъемлемой частью процессора. Это очень быстрая память компьютера, которая в основном используется для эффективного выполнения программ и других основных операций. Регистр в основном используется для быстрого хранения, приема, передачи и работы с данными на основе инструкций, которые будут немедленно использоваться ЦП. В иерархии памяти компьютер занимает первое место и быстрее всего манипулирует данными. Многочисленные быстродействующие многопортовые ячейки памяти являются атомарной частью любого регистра.

В основных или более простых микропроцессорах имеется одна ячейка памяти, известная как аккумулятор. В основном эти регистры используются для выполнения различных операций. В компьютере эти регистры используются ЦП для выполнения операций

Операции ЦП Регистр

Для обработки ЦП эти регистры играют решающую роль. Когда мы вводим данные, они сохраняются в регистровых процессах, а вывод осуществляется только из регистра.

Таким образом, в основном регистр будет выполнять следующие операции.

• Выборка : Извлекать инструкции пользователя, а также инструкции, присутствующие в основной памяти, в отсортированном виде
• Декодирование : Вторая операция заключается в декодировании инструкций, которые необходимо выполнить. Таким образом, ЦП будет знать, что такое инструкции
.
• Execute : После декодирования инструкций ЦП выполняет операцию выполнения. После этого результат отображается на экране пользователя

Различные типы регистров памяти

Доступны различные типы регистров, и некоторые наиболее часто используемые регистры ЦП приведены ниже с описанием

• Аккумулятор (AC)
• Регистр флагов
• Адресный регистр (AR)
• Регистр данных (DR)
• Счетчик программ (ПК)
• Регистр инструкций (IR)
• Регистр управления стеком (SCR)
• Регистр буфера памяти (MBR)
• Индексный регистр (ИК)

Эти регистры являются наиболее важной составной частью компьютера, и каждый из них имеет определенное назначение. Давайте посмотрим ниже

1. Аккумулятор

Регистр Аккумулятора является частью АЛУ, который сокращенно называется Арифметико-Логическим Блоком и, как следует из названия, отвечает за выполнение арифметических операций, а также за логические операции. Блок управления будет сохранять значения данных, извлеченные из основной памяти, в аккумулятор для арифметических или любых других логических операций. Этот регистр содержит начальные данные, промежуточные результаты, а также конечный результат инструкции. Конечный результат операций, которые могут быть арифметическими или логическими, будет передан в основную память через MBR 9.0003

2. Регистр флагов

Этот регистр проверяет достоверность или проверку различных событий в ЦП и обрабатывается специальным регистром, называемым регистром флагов. Размер этого регистра составляет один или два байта, поскольку он будет содержать только информацию о флагах. Этот регистр main попадает в картину, когда выполняется условие.

3. Регистр данных

Этот регистр используется для временного хранения данных, передаваемых от других задействованных периферийных устройств.

4. Адресный регистр

Этот адресный регистр также называется регистром адреса памяти. MAR представляет собой блок памяти, в котором хранится адрес расположения данных или инструкций в основной памяти. Они содержат часть адреса, которую можно использовать для вычисления полного адреса.

5. Счетчик программ

Этот регистр также широко известен как регистр указателя команд. Этот регистр, как следует из названия, будет содержать адрес следующей инструкции, которую необходимо выбрать и выполнить или выполнить. Когда инструкция извлекается, значение увеличивается и, следовательно, всегда будет содержать адрес следующей выполняемой инструкции.

6. Регистр инструкций

После того, как команда выбрана из основной памяти, она сохраняется в регистре инструкций IR. Блоки управления берут инструкции отсюда, декодируют их и выполняют, отправляя требуемые сигналы требуемому компоненту.

7. Регистр управления стеком SCR

Поскольку рабочий стек в названии этого регистра представляет собой блок, здесь он представляет собой набор блоков памяти, в которых данные хранятся, а также извлекаются. FILO, который является First IN и Last Out, будет использоваться для хранения и извлечения данных.

8. Регистр буфера памяти

Этот регистр содержит информацию или данные, которые считываются или записываются в память. Содержимое или инструкции, хранящиеся в этом регистре, будут переданы в регистр инструкций IR, тогда как содержимое данных будет передано в аккумулятор или регистр ввода/вывода.

9. Индексный регистр

Индексный регистр является неотъемлемой частью ЦП компьютера, который помогает изменять адрес операнда памяти во время выполнения программы. В основном содержимое индексного регистра добавляется к непосредственному адресу, чтобы получить результирующий эффективный адрес данных или инструкции в памяти.

Зачем нужен регистр ЦП?

Для быстрых операций инструкции очень полезен регистр CPU. Без этих процессоров немыслима работа. Это самая быстрая память, если посмотреть на другую память, и Лаос будет занимать первое место в иерархии памяти. Регистр может содержать инструкцию, адрес или любой другой тип данных. Доступны различные типы регистров, и мы видели наиболее часто используемые в предыдущей части статьи.