36227

Регистры микропроцессора

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Каждая команда начинается с кода операции КОП содержит необходимые адреса характеризуется форматом который определяет структуру команды ее организацию код длину метод расположения адресов. Команды подразделяются на арифметические логические ввода вывода передачи данных. Цикл процессора период времени за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов. Выполнение короткой команды арифметика с фиксированной точкой логические операции о которых речь здесь и пойдет...

Русский

2013-09-21

217 KB

7 чел.

14. Регистры микропроцессора

Команда— описание операции, которую необходимо выполнить. Каждая команда начинается с кода операции (КОП), содержит необходимые адреса, характеризуется форматом, который определяет структуру команды, ее организацию, код, длину, метод расположения адресов. Длина различных команд может быть как одинаковой, так и разной.

Команды подразделяются на арифметические, логические, ввода/вывода, передачи данных. Каждая команда выполняется в компьютере за один либо несколько тактов.

Последовательность взаимосвязанных команд именуется макрокомандой. Использование макрокоманд упрощает программирование и обеспечивает механизм вставки добавлений в программы (см. далее макроассемблер, МАЗМ).

Цикл процессора — период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов.

Такт работы процессора — промежуток времени между соседними импульсами генератора тактовых импульсов, частота которых есть тактовая частота процессора. Эта частота является одной из основных характеристик компьютера и во многом определяет скорость его работы, поскольку каждая операция в вычислительной машине выполняется за определенное количество тактов. Выполнение короткой команды (арифметика с фиксированной точкой, логические операции), о которых речь здесь и пойдет, обычно занимает пять тактов:

•  выборка команды;

•  расшифровка кода операции (декодирование);

•  генерация адреса и выборка данных из памяти;

•  выполнение операции;

•  запись результата в память.

Процедура, соответствующая такту, реализуется определенной логической цепью (схемой) процессора, обычно именуемой микропрограммой.

Регистры — устройства, предназначенные для временного хранения данных ограниченного размера. Важной характеристикой регистра является высокая скорость приема и выдачи данных. Регистр состоит из разрядов, в которые можно быстро записывать, запоминать и считывать слово, команду, двоичное число и т. д. Обычно регистр имеет ту же разрядность, что и машинное слово. Регистр, накапливающий данные, именуют аккумулятором.

Регистр, обладающий способностью перемещать содержимое своих разрядов, называют сдвиговым. В этих регистрах за один такт хранимое слово поразрядно сдвигается на одну позицию. Сдвиговые регистры используются при обработке данных, кодировании и декодировании.

Некоторые регистры служат счетчиками. Счетчик является устройством, которое на своих выходах выдает (в двоичной форме) сумму числа импульсов, подаваемых на его единственный вход. Максимальное число импульсов, которое счетчик может подсчитать, называется его-емкостью.

Регистры общего назначения (РОН) — (Сеnегаl Рurpose Registers) — общее название для регистров, которые временно содержат данные, передаваемые или принимаемые из памяти.

Регистр команды (РК), служит для размещения текущей команды, которая находится в нем в течение текущего цикла процессора.

Регистр (РАК), счетчик (СчАК) адреса команды— регистр, содержащий адрес текущей команды.

Регистр адреса (числа) — РА(Ч) — содержит адрес одного из операндов выполняемой команды (регистров может быть несколько).

Регистр числа (РЧ) — содержит операнд выполняемой команды, РЧ также несколько.

Регистр результата (РР) — предназначается для хранения результата выполнения команды.

Сумматор — регистр, осуществляющий операции сложения (логического и арифметического двоичного) чисел или битовых строк, представленных в прямом или обратном коде (иногда РЧ и РР включают в состав сумматора).

Существуют и другие регистры, не отмеченные на рис. 2.5, например, регистр состояния — Status Register (SR).Типичным содержанием SR является информация о результатах завершения команды (ноль, переполнение, деление на ноль, перенос и пр.). УУ использует информацию из SR для исполнения условных переходов (например, «в случае переполнения перейти по адресу 4170»). Цикл выполнения команды может выглядеть следующим образом.

1. В соответствии с содержимым СчАК (адрес очередной команды) УУ извлекает из ОП очередную команду и помещает ее в РК.

Некоторые команды УУ обрабатывает самостоятельно, без привлечения АЛУ (например, по команде «перейти по адресу 2478», величина 2478 сразу заносится в СЧАК и процессор переходит к выполнению следующей команды.

Типичная команда содержит:

•  код операции (КОП) — характеризующий тип выполняемого действия (сложение, вычитание и пр. чисел; сравнение строк; передача управления, обращение к ВУ и пр.);

•  номера индексного (ИР) и базисного (БР) регистров (в некоторых машинах — адреса слов, ячеек ОП, в которых размещена соответствующая информация);

•  адреса операндов А1, А2 и т. д., участвующих в выполнении команды (чисел, строк, других команд программы).

2. Осуществляется расшифровка (декодирование) команды.

3. Адреса А1, А2 и пр. помещаются в регистры адреса.

4.  Если в команде указаны ИР или БР, то их содержимое используется для модификации РА — фактически выбираются числа или команды, смешенные в ту или иную сторону по отношению к адресу, указанному в команде.

При этом ИР используются для текущего изменения адреса, связанного с работой программы (например, при обработке массива чисел). БР используется для глобального смещения программы или данных в ОП.

5.  По значениям РА осуществляется чтение чисел (строк) и помещение их в РЧ.

6.  Выполнение операции (арифметической, логической и пр.) и помещение результата в РР.

7.  Запись результата по одному из адресов (если необходимо).

8. Увеличение содержимого СчАК на единицу (переход к следующей команде).

Очевидно, что за счет увеличения числа регистров возможно распараллеливание, перекрытие операций. Например, при считывании команды, СчАК можно автоматически увеличить на 1, подготовив выборку следующей команды. После расшифровки текущей команды РК освобождается и в него может быть помещена следующая команда программы. При выполнении операции возможна расшифровка следующей команды и т. д. Все это является предпосылкой построения так называемых конвейерных структур Однако все это хорошо только при последовательном (естественном) порядке выполнения команд. Появление переходов (особенно по не определенному заранее условию) нарушает эту картину. Поэтому современные процессоры пытаются предсказывать переходы в программе.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22641. Р-ня стану реальних газів 97 KB
  Рня ВандерВаальса де а константа взаємодії b поправка на обєм. Для реальних газів застосовується наближення : Газ досить розріджений використовуємо тільки парну взаємодію; Молекули рухаються згідно з законом класичної механіки; Зіткнення між молекулами пружне; Сили взаємодії центральні діють між центрами молекул тому використовуємо сферично симетричний потенціал. радіуса взаємодії де одна молекула відчуває іншу. область взаємодії.
22642. Явища переносу в газах, рідинах і твердих тілах 44.5 KB
  Явища переносу в газах рідинах і твердих тілах Якщо виникає grad якоїсь величини G енергія імпульс конц. заряд то виникає потік JG направлений на зменшення цього grad. Оскільки температура газу вирівнюється повільно теплопровідність газу мала gradT  0. Дифузія вирівнювання концентрації домішки переміщення молекул домішки в напрямку меншої концентрації відбувається перенесенням маси домішаного газу  = const gradn = const.
22643. Фазові переходи першого і другого роду 51.5 KB
  Фазові переходи першого і другого роду. Фазовий перехід першого роду фазовий перехід при якому питомий обєм та питома ентропія змінюється стрибкоподібно. Отже коли стрибком змінюється перші похідні функцій фазові переходи першого роду а якщо залишаються неперервними а другі похідні змінюються стрибком то такі фазові переходи називаються переходами другого роду. Звідси випливає що фазовий перехід другого роду супроводжується стрибком наступних величин : питомої теплоємності ; ізобаричного коефіцієнту теплового розширення ;...
22644. Рівняння Максвелла як узагальнення експериментальних фактів 77 KB
  при наявності і руху зарядів і змінного електричного поля. Струм провідності 0 повязаний з рухом зарядів а струм зміщення із зміною напруженості електричного поля. Вивчення магнітного поля магнітів та струмів показало що силові лінії магн. поля: ; потік вектора напруженості ел.
22645. Магнітні властивості речовини. Пара-, діа- , феромагнетики 304 KB
  Якщо намагнічування припиняється і при забиранні заліза від магніту то воно називається тимчасовим намагніченням. Ця величина називається вектором намагнічення . Якщо довести намагнічення до насичення точка 1 на мал. 2 і потім зменшувати напруженість магнітного поля то намагнічення випливає не первісної кривої 01 а змінюється відповідно до кривої 1 2.
22646. Поширення електромагнітної хвиль в металевих середовищах. Скін ефект 94.5 KB
  Тоді в 1 покладемо : розвязок 5 шукаємо у вигляді: 6 звідки підставивши 6 в 5 отримаємо: звідси дисперсійне рня: 8 де n показаник заломлення показник затухання. Розглянемо квазістаціонарний випадок тобто коли і тоді для провідника маємо наступні рівняння Максвела: звідси: 12 Застосувавши до 2го з системи рівнянь 12 оператор rot маємо : де оператор Лапласа. для монохроматичних коливань тоді 13 . Шукаємо розвязок у вигляді: тоді отримаємо: 14 тобто комплексне тоді з 14 ...
22647. Електропровідність газів, рідин і твердих тіл 51 KB
  Електропровідність газів рідин і твердих тіл. Провідність визначається наявністю рухомих зарядів. Відрізняють електронну провідність в тв. тілі вакуумі і йонну провідність рідини гази.
22648. Предмет, структура і функції етики як науки 90 KB
  Поняття «етика» походить з давньогрецького «ethos», що спочатку позначало спільне місце мешкання. У епоху давньогрецької архаїки це слово набуло значення звичаю, характеру, темпераменту, образу думок. Рання грецька філософія надала поняттю «етика» термінологічний сенс, позначивши ним «природу», «натуру», «сталий характер»
22649. Електромагнітні потенціали. Рівняння для електромагнітних потенціалів, їх розв’язок у вигляді запізнювального потенціалу. Запізнювальні та випереджуючі потенціали 82.5 KB
  Рівняння для електромагнітних потенціалів їх розвязок у вигляді запізнювального потенціалу. Розвяжемо хвильові рівняння ; для потенціалів за допомогою функції Гріна. Шукаємо розв`язки у вигляді ; Рівняння для G: ; тоді ; . Домножимо рівняння на та .