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

73799. Программирование разветвлений 524 KB
  Блок-схема алгоритма Условные операторы Для программирования разветвляющейся структуры на Фортране предусмотрено несколько видов условных операторов: условный логический оператор условный блочный оператор условный структурный оператор. В записи алгоритма эти операторы заменяют шаг ЕСЛИ в блокс-хемах. В этих операторах условие записывается в виде логического выражения которое может принимать лишь два значения...
73800. Философия Нового Времени 94.5 KB
  Развитие принципов научного познания в европейской философии XVII века Философия нового времени. Гоббс: единство эмпирических и рациональных методов познания. Развитие принципов научного познания в европейской философии XVII века Философия нового времени Общественный прогресс определяемый глубокими экономическими причинами все в большей степени выявляет необходимость развития научного познания и науки в целом. Именно в это время создаются первые системы научного познания всесторонне обсуждаются возможности человеческого разума...
73801. Реконструкция, модернизация и капитальный ремонт общественных и жилых зданий 45.5 KB
  Характеристика существующего фонда общественных и жилых зданий. Фонд общественных и гражданских зданий составляют в основном здания постройки второй половины Х1Х века и нашего столетия. Кроме того в тот период для выполнения строительно-монтажных работ имелся достаточный парк строительных машин и механизмов способных обеспечить строительство зданий такой высоты.
73803. Немецкая классическая философия XIX века 67.5 KB
  Общая характеристика Становление немецкой классической философии проходило на фоне радикальных социально-экономических преобразований в некоторых европейских странах высшей точкой которых стала Французская буржуазная революция 1789-1794 гг. Критическая философия Иммануила Канта Иммануил Кант 1724-1804 основатель немецкой классической философии...
73804. Примеры программ с циклическим алгоритмом 458.5 KB
  Вычисление суммы конечного числа слагаемых алгоритм накопления суммы Рассмотрим сумму конечного числа слагаемых: 1 Здесь n слагаемое или общий член суммы с номером n. В математике принята следующая сокращенная запись такой суммы: Здесь n слагаемое или общий член суммы с номером индексом суммирования n. Вычислять данную сумму будем последовательно добавляя очередное слагаемое к ранее вычисленному значению суммы. Алгоритм накопления суммы:...
73805. Основные направления западной философии конца XIX-XX веков 123 KB
  Основные направления западной философии конца XIX-XX веков. Основными тенденциями в развитии современной философии выступают сциентизм и антропологизм. Первая проявляется в позитивизме философии науки структурализме и других. Необходимо также отметить что тенденции к ограничению теоретического разума отчетливо проявлялись в недрах самой классической философии.
73806. Русская философия 104.5 KB
  Исследователи неоднократно отмечали что самое оригинальное и значительное было создано русскими мыслителями в области философии истории историософия и социальной философии. Высокая духовность обоснование нравственности как необходимого условия человеческого бытия важнейшая черта русской философии неизменный вектор многовековой социокультурной традиции. Кажется что грани этой вечной проблемы во многом определяют напряженное поле отечественной культуры и философии стремящихся определить свое собственное место в лоне мировой цивилизации....
73807. Учение о бытии (онтология) 84.5 KB
  Исторические корни возникновения понятия бытия. В европейской культуре первые определения бытия возникли еще в Древней Греции что исторически совпало со становлением философского знания переходом от образномифологического к теоретикологическому мышлению. Понятие бытия отвлекается от бесконечного многообразия свойств и качеств конкретных предметов кроме одного быть существующими. Исторические корни возникновения понятия бытия Бытие производное от слов быть есть весьма распространенных во многих языках мира имеет свое...