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

5 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

76273. Фонетика в латинском языке 30.12 KB
  В классическом латинском языке ударение согласно свидетельствам античных грамматиков было музыкальным повышение тона на ударном гласном; место ударения практически полностью определялось фонологической структурой слова.
76274. Олимпийские игры 91.35 KB
  Приняли участие лучшие спортсмены северных стран Норвегии Финляндии Швеции. Во всех дисциплинах лыжного спорта победителями оказались спортсмены Норвегии. Непревзойденными в хоккее были спортсмены Канады имевшие огромное преимущество над соперниками.
76275. ИНФЕКЦИОННЫЙ ЭНДОКАРДИТ 34.82 KB
  Наряду с этим к значимым факторам риска ИЭ у детей и подростков относятся пролапс митрального клапана особенно с миксоматозным утолщением клапанных створок и митральной регургитацией длительно стоящие катетеры центральных вен и перенесенные операции на сердце.
76276. Ишемический инсульт 19.56 KB
  Прежде всего на МРТ не визуализируется типичный эффект потери сигнала от сосудов в зоне патологии. В течение первых 3 сут развития инфаркта мозга на МРТ с контрастированием примерно в 30 случаев может наблюдаться усиление сигнала от соседней твердой мозговой оболочки.
76277. Операционные системы 51.7 KB
  Специфика ОС проявляется и в том каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам передача сообщений по сети выполнение удаленных запросов.
76278. Наружная и передняя яремные вены, их корни, притоки и анастомозы 107.04 KB
  Анастомоз с v. jugularis anterior противоположной стороны – arcus venosus juguli (иногда сливаются в v. mediana colli), межсистемный. Анастомозы дуги с vv. thyroideae inferiores и с подкожными венами передней грудной стенки. Входит в spatium interaponeuroticum suprasternale, поворачивает в recessus lateralis, соединяясь с v. jugularis externa или в v. jugularis interna. Реже впадает в v. subclavia или v. brachiocephalica.
76279. Непарная вена 43.26 KB
  zygos начинается в брюшной полости являясь непосредственным продолжением правой восходящей поясничной вены v. Последняя начинается из мелких вен области крестца и поясницы которые анастомозируют с венами наружного позвоночного сплетения и поясничными венами из системы нижней полой вены. Притоки непарной вены: 1. Верхние диафрагмальные вены vv.
76280. Внутренняя яремная вена 66.65 KB
  В области шеи внутренняя яремная вена является самым крупным стволом. Вена располагаетсяв составе сосудистонервного пучка шеи латеральнее общей сонной артерии и блуждающего нерва. В области шеи внутренняя яремная вена получает непостоянные внечерепные притоки.
76281. Внутричерепные притоки внутренней яремной вены 117.6 KB
  Синусы твердой мозговой оболочки: Sinus sgitlis superior Sinus sgitlis inferior Sinus cvernosus Sinus intercvernosi Sinus sphenoprietlis Sinus petrosus superior Sinus petrosus inferior Sinus mrginlis Sinus rectus Sinus occipitlis Sinus trnsversus Sinus sigmoideus Выпускники vv. diploice: Лобная в sinus sgitlis superior Задняя височная sinus sphenoprietlis Передняя височная sinus trnsversus Затылочная sinus trnsversus Вены твердой мозговой оболочки vv.