Регистры

Центральный процессор.

Аппаратные средства компьютерных систем.

Лекция 13

Компоненты аппаратных средств компьютерной системы включают устройства, которые исполняют функции ввода, обработки, хранения данных и вывода информации. Эти компоненты обеспечивают физический механизм ввода и вывода, обработки данных и электронного контроля изменений ввода-вывода и памяти. Аппаратные средства и компоненты программного обеспечения системы составляют архитектуру компьютерной системы.

Способность обрабатывать данные (организовывать и управлять ими) – основной аспект компьютерной системы. В компьютерной системе обработка данных выполняется взаимодействием между одним или несколькими центральными процессорами и основной памятью. Каждый центральный процессор CPU (ЦП) состоит из трех связанных элементов: арифметико-логического устройства, устройства управления и области регистров. Арифметико-логическое устройство ALU (АЛУ) выполняет математические вычисления и делает логические сравнения.

Рис. 3. Компоненты аппаратных средств компьютерной системы.

Устройство управления CU (УУ) интерпретирует и управляет выполнением команд. Оно последовательно получает доступ к командам программы, расшифровывает их и координирует поток данных в ALU (АЛУ) и из ALU (АЛУ), регистрам, основной памяти и даже внешней памяти и различным устройствам вывода.

Регистры - области быстродействующей памяти в CPU (ЦП), используемой для хранения небольших объемов команд программы и данных непосредственно до, в течение и после выполнения их центральным процессором. Регистры также отличаются от памяти тем, что они не имеют адреса, какой должны иметь ячейки памяти, а вместо этого они управляются непосредственно устройством управления во время выполнения команд.

Некоторые регистры служат нескольким целям, в то время как другие предназначены для выполнения единственной специализированной задачи. Имеются даже специальные регистры, предназначенные, чтобы поддерживать действия над числами в числовом формате с плавающей точкой. Регистры - основные рабочие компоненты CPU (ЦП).

В CPU (ЦП), эквивалент калькулятора известен, как аккумулятор. Имеются обычно несколько аккумуляторов в реальном CPU, и они иногда известны как регистры общего назначения. В большинстве компьютеров регистры общего назначения или аккумуляторы рассматривается как часть арифметико – логического устройства, хотя некоторые производители компьютеров предпочитают рассматривать их как отдельную единицу регистра. Аккумуляторы или регистры общего назначения содержат данные, которые используются для арифметических вычислений, а также и сами результаты. В большинстве компьютеров, эти регистры также используются, чтобы перемещать данные между различными участками памяти и между устройствами ввода-вывода и памятью.

Устройство управления включает в себя несколько важных регистров:

· Регистр счетчика программ - содержит адрес текущей выполняемой команды.

· Регистр команд (IR) (счетчик команд) - содержит очередную команду, выполняемую в настоящее время компьютером.

· Регистр адреса памяти (МАR), содержит адрес конкретной ячейки оперативной памяти.

· Регистр данных памяти (MDR), который иногда называют как регистр буфера памяти, будет cодержать данные, которые направляются на хранение или запрашиваются из ячеек памяти, к которым в настоящее время обращается регистр адреса памяти.