一文看懂暂存器和寄存器的区别

电子魔法师 发表于 2018-04-11 09:30:15 收藏 已收藏
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一文看懂暂存器和寄存器的区别

电子魔法师 发表于 2018-04-11 09:30:15

  暂存器介绍

  暂存器是用来暂存由数据总线或通用寄存的东西。它是中央处理器内的其中组成部份。暂存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和位址。

  用来暂存由数据总线或通用寄存器送来的操作数,并把它作为另一个操作数。

  暂存器结构组成

  在中央处理器的控制部件中,包含的暂存器有指令暂存器(IR)和程式计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的暂存器有累加器(ACC)。

  在电脑架构里,处理器中的暂存器是少量且速度快的电脑记忆体,借由提供快速共同地存取数值来加速电脑程式的执行——典型地说就是在已知时间点所作的之计算中间的数值。

  暂存器是记忆体阶层中的最顶端,也是系统操作资料的最快速途径。暂存器通常都是以他们可以保存的位元数量来估量的。暂存器现在都以暂存器阵列的方式来实作,但是他们也可能使用单独的正反器、高速的核心记忆体、薄膜记忆体以及在数种机器上的其他方式来实作出来。

  这个名词通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组更适当的是称他们为“架构暂存器”。例如,x86指令及定义八个32位元暂存器的集合,但一个实作x86指令集的CPU可以包含比八个更多的暂存器。

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  暂存器分类

  资料暂存器——用来储存整数数字(参考以下的浮点暂存器)。在某些简单/旧的CPU,特别的资料暂存器是累加器,作为数学计算之用。

  位址暂存器——持有记忆体位址,以及用来存取记忆体。在某些简单/旧的CPU里,特别的位址暂存器是索引暂存器(可能出现一个或多个)。

  通用目的暂存器(GPRs)——可以保存资料或位址两者,也就是说他们是结合资料/位址暂存器的功用。

  浮点暂存器(FPRs)——用来储存浮点数字。

  常数暂存器——用来持有唯读的数值(例如0、1、圆周率等等)。

  向量暂存器——用来储存由向量处理器执行SIMD指令所得到的资料。

  特殊目的暂存器——储存CPU内部的资料,像是程式计数器(或称为指令指标),堆叠暂存器、以及状态暂存器(或称微处理器状态字组)。

  指令暂存器(英语:instructionregister)——储存现在正在被执行的指令

  索引暂存器(英语:Index_register)——是在程式执行实用来更改运算元位址之用。

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  寄存器定义

  寄存器是中央处理器内的组成部份。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的寄存器有累加器(ACC)。

  寄存器是内存阶层中的最顶端,也是系统获得操作资料的最快速途径。寄存器通常都是以他们可以保存的位元数量来估量,举例来说,一个“8位元寄存器”或“32位元寄存器”。寄存器现在都以寄存器档案的方式来实作,但是他们也可能使用单独的正反器、高速的核心内存、薄膜内存以及在数种机器上的其他方式来实作出来。

  寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。更适当的是称他们为“架构寄存器”。

  例如,x86指令及定义八个32位元寄存器的集合,但一个实作x86指令集的CPU可以包含比八个更多的寄存器。

  寄存器是CPU内部的元件,寄存器拥有非常高的读写速度,所以在寄存器之间的数据传送非常快。

  寄存器原理

  寄存器的基本单元是D触发器,按照其用途分为基本寄存器和移位寄存器

  基本寄存器(见图)是由D触发器组成,在CP脉冲作用下,每个D触发器能够寄存一位二进制码。在D=0时,寄存器储存为0,在D=1时,寄存器储存为1。

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  在低电平为0、高电平为1时,需将信号源与D间连接一反相器,这样就可以完成对数据的储存。

  需要强调的是,目前大型数字系统都是基于时钟运作的,其中寄存器一般是在时钟的边缘被触发的,基于电平触发的已较少使用。(通常说的CPU的频率就是指数字集成电路的时钟频率)

  移位寄存器按照移位方向可以分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。

  单向移位寄存器是由多个D触发器串接而成(见图),在串口Di输入需要储存的数据,触发器FF0就能够储存当前需要储存数据,在CP发出一次时钟控制脉冲时,串口Di同时输入第二个需要储存是的数据,而第一个数据则储存到触发器FF1中。

  双向移位寄存器按图中方式排列,调换连接端顺序,可以控制寄存器向左移位,增加控制电路可以使寄存器右移,这样构成双向移位寄存器。

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