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

4 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

42299. Использование СУБД MySQL 7.45 MB
  База данных представляет собой структурированную совокупность данных. Эти данные могут быть любыми - от простого списка предстоящих покупок до перечня экспонатов картинной галереи или огромного количества информации в корпоративной сети. Для записи, выборки и обработки данных, хранящихся в компьютерной базе данных, необходима система управления базой данных, каковой и является ПО MySQL
42300. Электрические цепи со взаимной индуктивностью 173.5 KB
  Экспериментально определить параметры катушек и коэффициент взаимной индукции. Эта часть магнитного потока называется потоком взаимной индукции.1 где Ф11 – поток самоиндукции Ф12 – поток взаимной индукции.
42302. Проектування приміщення канцелярії з робочими місцями, обладнаними інформаційними системами 33.5 KB
  Стислі теоретичні відомості Оптимальні умови зберігання документів забезпечуються: Наданням для архіву приміщення і проведенням плановопопереджувального ремонту приміщень; Обладнанням приміщення архіву засобами пожежогасіння охоронною і протипожежною сигналізацією; Застосуванням спеціального обладнання для зберігання документів стелажів сейфів коробок і т. Спеціальні приміщення для архіву повинні передбачатися при будівництві адміністративних будівель для організацій у структурі яких діє архів. За відсутності спеціального...
42303. Основи роботи з Mathcad 122.7 KB
  MathCAD працює з документами. З погляду користувача, документ - це чистий лист папера, на якому можна розміщати блоки трьох основних типів: математичні вирази, текстові фрагменти і графічні області. Розташування нетекстових блоків у документі має принципове значення – зліва праворуч і зверху вниз. Математичні вирази До основних елементів математичних виразів MathCAD відносяться типи даних, оператори, функції і керуючі структури.
42304. Облік вхідних документів 30.5 KB
  Київ 2011 Мета роботи оволодіння навичкою розробки і заповнення картин обліку документів. Стислі теоретичні відомості Картка обліку документів складається з комірок обрамлених прямокутників в середину яких вводяться за допомогою інформаційної системи одно або багаторядкові числові і текстові дані. Під час розробки картки обліку документів необхідно керуватися таким: інформація в картці не повинна дублюватися; кожна картка містить інформацію на окрему одну тему; кожна комірка в картці містить окремі відомості по темі картки; щоб...
42305. Характеристики типових динамічних ланок 53 KB
  Дослідити характеристики типових динамічних ланок за допомогою Matlab. Задано ланки і їх передавальні функції. Необхідно скласти блок-схеми і побудувати перехідні характеристики даних ланок.
42306. Исследование и разработка некоторых графических алгоритмов 6.69 MB
  Представлен алгоритм визуализации мелких деталей, основанный на трассировке в карте высот, который отличается от других подобных алгоритмов наличием отражений и использованием нового метода вычисления градиентов текстурных координат. В созданном алгоритме локальной трассировки комбинируется классическая трассировка лучей и метод построения отражений