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  • 寄存器的分类和作用
    千次阅读
    2020-08-15 13:58:50

    寄存器结构(16位)

    通用寄存器

    • 数据寄存器

      • AX(累加器)
        一般用于算数、逻辑运算以及与外设传送信息等

      • BX(基址寄存器)
        常用作存放存储器地址

      • CX(计数器)
        一般作为循环和串操作等朱令中的隐含计数器

      • DX(数据寄存器)
        常用来存放双字长的数据的高16位,或存放外设端口地址

      • 低位字节的寄存器
        AL、BL、CL、DL

      • 高位字节的寄存器
        AH、BH、CH、DH

    • 变址寄存器

      • SI(源变址寄存器)
        结合存储器变址寻址方式
        串操作中,用来存放串首的偏移地址

      • DI(目的变址寄存器)
        结合变址寻址方式
        在串操作中,用于存放串尾数据单元的偏移地址

    • 指针寄存器
      用于寻址内存区堆栈段的数据

      • BP(堆栈指针寄存器)
        指示堆栈段栈顶的位置(偏移地址)
      • BP(基址指针寄存器)
        上述两个寄存器一般与SS段寄存器联合使用以去欸的那个堆栈段
        的存储单元地址

    段寄存器

    4个段寄存器 CS、DS、ES、SS

    • CS
      代码段寄存器,用于存放代码段的段基址
    • DS
      数据段寄存器,用于存放数据段的段基址
    • ES
      附加段寄存器,用于存放附加段的段基址
    • SS
      堆栈段寄存器,用于存放堆栈段的段基址,指示堆栈段区域的位置

    指令指针寄存器

    • IP
      • 指令指针寄存器,指示内存中指令的位置
      • 随着指令的执行,IP将自动修改以指示下一条指令所在的存储器的位置
      • 常与CS段寄存器联合使用以确定下一条指令的存储单元的地址

    32位寄存器

    通用寄存器

    EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP

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  • 对移位寄存器的使用做了详细说明,以及附有移位寄存器种类,如:层叠式移位寄存器的使用,还简单对移位寄存器和反馈节点作了区别等。
  • 寄存器分类作用

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    目录 一、存储器与寄存器 1.1、存储器 1.2、寄存器 ...一、存储器与寄存器 ... 内存和寄存器是为了解决存储器读写速度而产生的多级存储机制。 寄存器亦称缓存,一般是指由基本触发器结构衍生出来的D触发..

    目录

    一、存储器与寄存器

    1.1、存储器

    1.2、寄存器

    二、扩展

    2.1、CPU 

    2.1.1、控制单元

    2.1.2、运算单元

    2.1.3、存储单元

    三、存储器的分类

    3.1、按存储介质分类

    3.2、按存储方式分类

    3.3、安读写功能分类

    3.4、按信息保存性质分类

    3.5、按用途分类



    一、存储器与寄存器

    1.1、存储器

    • 存储器在cpu外、一般指硬盘、u盘,切断电源仍可以保存资料的设备。
    • 特点:容量大。
    • 缺点:读写速度慢。

    1.2、寄存器

    • 寄存器是中央处理器内的组成部份。它跟CPU有关。
    • 内存和寄存器是为了解决存储器读写速度而产生的多级存储机制。
    • 寄存器亦称缓存,一般是指由基本触发器结构衍生出来的D触发,一般是一些与非门构成的结构,一般整合在CPU内,其读写速度更CPU的运行速度基本匹配。由于其性能优越,所以价格昂贵。一般好的CPU也就只有几MB的2级缓存,1级缓存更小。
    • 不同的寄存器有不同的作用,如通用寄存器(GR)可以存放操作数、操作数的地址或中间结构;指令寄存器(IR)用以存放当前正在执行的指令。

    二、扩展

    2.1、CPU 

    • 中央处理器,是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。
    • CPU的根本任务就是执行指令,对计算机来说最终都是一串由"0"和"1"组成的序列。CPU从逻辑上可以划分为3个模块。即控制单元、运算单元和存储单元、此三部分由cpu内部总线连接起来。

    2.1.1、控制单元

    • 控制单元是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等,对协调整个电脑有序工作极为重要。
    • 它根据用户预先编好的程序,依次从存储器中取出各条指令,放在指令寄存器IR中,通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作,然后通过操作控制器OC,按确定的时序,向相应的部件发出微操作控制信号。
    • 操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

    2.1.2、运算单元

    是运算器的核心。可以执行算术运算(包括加减乘数等基本运算及其附加运算)和逻辑运算(包括移位、逻辑测试或两个值比较)。相对控制单元而言,运算器接受控制单元的命令而进行动作,即运算单元所进行的全部操作都是由控制单元发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

    2.1.3、存储单元

    • 包括CPU片内缓存和寄存器组,是CPU中暂时存放数据的地方,里面保存着那些等待处理的数据,或已经处理过的数据,CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。
    • 采用寄存器,可以减少CPU访问内存的次数,从而提高了CPU的工作速度。
    • 但因为受到芯片面积和集成度所限,寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的,分别寄存相应的数据。
    • 而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,通用寄存器的数目因微处理器而异。

    三、存储器的分类

    3.1、按存储介质分类

    • 半导体存储器:用半导体器件组成的存储器(约20世纪70年代出现)。
    • 磁表面存储器:用磁性材料做的存储器(约20世纪50代出现)。

    3.2、按存储方式分类

    • 随机存储器:任何存储单元的内容度可以被随机存储,且存储时间和存储单元的物理未知无关
    • 顺序存储器:只能按某种存储顺序来存取、存取时间和存储单元的物理未知有关。

    3.3、安读写功能分类

    • 只读存储器(ROM):存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。
    • 随机读写存储器(RAM):能读能写的存储器。

    3.4、按信息保存性质分类

    • 非永久记忆的存储器:断电信息消失的存储器。
    • 永久记忆的存储器:断电后信息保存的存储器。

    3.5、按用途分类

    • 主存储器:主存储器内存存放计算机运行期间的大量程序和数据存取速度较快,存储容量不大。
    • 外存储器:外存存放系统程序和大型数据文件及数据库存储容量大、成本低。
    • 高速缓冲存储器:高速缓冲存储器Cache高速存取指令和数据存储速度快,但存储量小。
    展开全文
  • 由于寄存器在计算机中的作用不同,从而被命名不同,常用的有缓冲寄存器、移位寄存器、计数器等。下面我们就简单的来介绍下这些寄存器的电路结构及工作原理。1缓冲寄存器它是用来暂存某个数据,以便在适当的时间节拍...

    寄存器是由触发器组成的,一个触发器是一个一位寄存器。多个触发器就可以组成一个多位的寄存器。由于寄存器在计算机中的作用不同,从而被命名不同,常用的有缓冲寄存器、移位寄存器、计数器等。下面我们就简单的来介绍下这些寄存器的电路结构及工作原理。

    1

    缓冲寄存器

    它是用来暂存某个数据,以便在适当的时间节拍和给定的计算步骤将数据输入或输出到其它记忆单元中去,下图是一个并行输入、并行输出的4位缓冲器的电路原理图,它由4个D触发器组成。

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    启动时,先在清零端加清零脉冲,把各触发器置0,即Q端为0。然后,把数据加到触发器的D输入端,在CLK时钟信号作用下,输入端的信息就保存在各触发器中(D0~D3)。

    2

    移位寄存器

    移位寄存器能将所储存的数据逐位向左或向右移动,以达到计算机运行过程中所需的功能,请看下图

    c01f0448d74a881eb865b11032585074.png

    启动时,先在清零端加清零脉冲,使触发器输出置0。然后,第一个数据D0加到触发器1的串行输入端,在第一个CLK脉冲的上升沿Q0=Q0,Q1=Q2。Q3=Q0。其后,第二个数据D1加到串行输入端,在第二个CLK脉冲到达时,Q0=Q1,Q1=Q0,Q2=Q3=0。以此类推,当第四个CLK来到之后,各输出端分别是Q0=Q3,Q1=Q2,Q2=Q1,Q3=Q0。输出数据可用串行的形式取出,也可用并行开式取出。

    3

    计数器

    计数器也是由若干个触发器组成的寄存器,它的特点是能够把存款在其中的数据加1或减1。计数器的种类也很多,有行波计数器、同步计数器等,下面我们就以行波计数器向大家作个介绍。

    下图就是一个由J-K触发器组成的行波计数器的工作原理图。这种计数器的特点是:第一个时钟脉冲促使其最低有效位加1,使其由0变1;第二个时钟脉冲促使最低有效位由1变0。同时推动第二位,使其由0变1;同理,第二位由1变0时又去推动第三位,使其由0变1,这样有如水波前进一样逐位进位下去。

    1ba89db9be0b2db92d5a40cabb893384.png

    上图中各位的J、K输入端都是悬浮的,这相当于J、K输入端都是置1的状态,即各位都处于准备翻转的状态。只要时钟脉冲边沿一到,最右边的触发器就会翻转,即Q由0转为1或由1转为0。

    上图中的这个计数器是4位的,因此可以计015的数。如果要计更多的数,需要增加位数,如8位计数器可计0255的数,16位则可计0~65535的数。

    4

    三态门(三态缓冲器)

    为减少信息传输线的数目,大多数计算机中的信息传输线均采用总线形式,即凡要传输的同类信息都走同一组传输线,且信息是分时传送的。在计算机中一般有三组总线,即数据总线、地址总线和控制总线。为防止信息相互干扰,要求凡挂在总线上的寄存器或存储器等,它的传输端不仅能呈现0、1两个信息状态,而且还应能呈现第三种状态——高阻抗状态(又称高阻状态),即此时好像它们的输出被断开,对总线状态不起作用,此时总线可由其它器件占用。三态门即可实现上述的功能,它除具有输入输出端之外,还有一控制端,请看下图。

    efa3365b70f028ae175a7b1be70a794a.png

    当控制端E=1时,输出=输入,此时总线由该器件驱动,总线上的数据由输入数据决定;

    当控制端E=0时,输出端呈高阻抗状态,该器件对总线不起作用。当寄存器输出端接至三态门,再由三态门输出端与总线连接起来,就构成三态输出的级冲寄存器。如下图所示就是一个4位的三态输出缓冲寄存器。由于这里采用的是单向三态门,所以数据只能从寄存器输出到数据总线。如果要实现双向传送,则要用双向三态门。

    4584d2193ef4428fc8515ef724b0b461.png

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    千次阅读 2021-01-01 20:59:45
    在汇编中,个人感觉最重要的部分其实就是寄存器了,这次我们了解一下寄存器分类和功能。 先说一下寄存器是什么吧,其实就是一部分的空间,我们可以使用这些空间来存储内容。 寄存器的空间都是16位的(80x86中,...

    在汇编中,个人感觉最重要的部分其实就是寄存器了,这次我们了解一下寄存器的分类和功能。
    先说一下寄存器是什么吧,其实就是一部分的空间,我们可以使用这些空间来存储内容
    寄存器的空间都是16位的(80x86中,后来有增长),也就是1个字的空间。

    堆栈则有一点不一样,我们的堆栈空间是在程序中定义的,可以存储很多个16位二进制数。
    注意事项

    1. 堆栈的栈顶指针最开始是在栈顶的,栈顶为高位,也就是存储是从高到低的。
    2. 我们压栈出栈的过程本质上其实就是将我们寄存器的内容进行复制,而不是将寄存器就行移动(不会真的有人感觉是将寄存器拿走了吧,像数据结构那样)

    我们一般将寄存器分为:通用寄存器、变址寄存器、指针寄存器和专用寄存器,最后还有一个段寄存器。

    通用寄存器

    就是我们经常拿来进行数据存放、数据使用的段,一共有四个:AX、BX、CX、DX。
    AX:累加器,一般是用于计算
    BX:基址寄存器,用来存放存储器地址
    CX:计数器,循环操作中常用
    DX:数据寄存器,在dos功能调用(比如输出显示)、乘除法中,都用来存储数据,作为默认项(乘除法的指令中我们默认的结果存放位置就有dx寄存器),还可以作为双字数据的高位。(比如一个32位数,我们就可以将16-31放在DX,低位习惯放在AX中)

    (当然除了这些特殊性的行为,剩下的情况中这些寄存器基本上没有区别。)

    上述的寄存器都是可以进行拆分的(其他的都不行),AX = AH+AL。
    也就是我们可以将AH和AL当成两个8位的寄存器进行使用。

    变址寄存器

    比如数组,或者更具体的字符串,因为寄存器每次只能存储16位数据,所以一个字符串应当一位位的读取(尤其是字符串类型为 dw ),这里就涉及到了一个变址的问题,也就是在数组名这个地址基础上,我们当前的位置进行了多少的移动。
    寄存器:SI(源寄存器)和DI(目的寄存器)

    如果只有一个数组,两个寄存器用起来差不多,我们一般将SI/DI和DS联用(DS是后面讲的段寄存器),来确定数据段中某一个存储单元的地址。

    如果是两个字符串操作,比如字符串的复制操作,我们就需要将原串放在SI,目的串放在DI,调用指令来处理。
    而且一般我们将SI与DS段寄存器联用,用来确定源操作数的地址,DI与ES段寄存器联用,用来确定目的操作数的地址

    程序:将mess2复制为mess1
    在这里插入图片描述
    这里我们使用的指令为lea,将数组的首地址给寄存器的意思。
    cx寄存器放置的就是整个数组的大小,也就是我们需要移动的元素个数。
    cld指令确定字符串是从左到右的顺序,rep movsb是循环指令,在字符串操作中常用的。

    可以看出,我们并没有对si和di 的值进行修改,这是因为两者是可以自增的。

    指针寄存器

    之前提到的堆栈,我们所需要的指针就是存储在指针寄存器中。
    指针寄存器分为两个,
    一个是SP:堆栈指针寄存器,用于存放栈顶指针的位置
    另一个是BP:基址指针寄存器,用于寻找栈内的元素。

    比如我将几个元素都进行了压栈,然后发现自己需要栈内的一个元素,那么我们就可以修改SP指针,或者是使用SP指针来进行寻址,比如[SP+8]这样的方式。

    专用寄存器

    专用寄存器分为两大部分,首先是指令指针寄存器,然后是标志寄存器。

    怎么还有指针寄存器?
    我们的代码部分,如果在子程序或者循环部分进行单步调试查看IP寄存器的内容,可以发现在进行跳转的过程中IP指针发生了跳动,而正常情况下则是不断自增
    我们要知道,其实在我们一行行的实现程序的过程中,我们的一条条指令都是有一个地址存放的,这样就需要有一个指针来指向当前的指令位置,方便我们取出,进行操作。这个寄存器就是IP寄存器。
    IP寄存器在存储指令地址的时候,还有一个CS的段寄存器进行辅助,用来判断是哪一个代码段(我们可能不止一个代码段),这就和地址跳转扯上了关系,这里不多说,给出博客链接,感兴趣看一下,不看也不影响。

    另一个标志寄存器FLAGS,存储了一些标志位,分为两种。
    第一种:状态标志

    1. 进位标志CF
    2. 零标志ZF
    3. 符号标志SF
    4. 奇偶标志PF
    5. 溢出标志OF

    其中CF又称为无符号数的溢出,而OF为有符号数的溢出。
    几点前提:

    • 溢出只能发生在同类型相加或者不同类型相减
      如果是无符号数,那么就只可能是在相加时溢出。
    • a求补得到-a,再次求补为a

    不论是有符号数还是无符号数,程序不需要知道,程序员知道就行;
    程序员不需要知道结果是多少,只需要看数据类型对应的溢出标志位是0还是1,就能知道结果是否正确(虽然溢出了某种程度上也算正确)。

    第二种是控制标志

    1. 方向标志DF
    2. 中断允许标志IF
    3. 陷阱标志TF

    方向标志是在字符串操作中,我们通过这个标志位的数据来决定串的遍历方向,DF = 0则是从低到高。

    中断允许标志控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应,听起来有一点玄学,主要是用于中断的优先级问题上,这个开始还用不到,等到功能调用时中断会比较常见。(IF = 1,优需中断)

    陷阱标志位TF
    控制处理器是否进入单步操作方式,TF = 1,进入。
    说白了其实就是单步调试的问题,单步过程中每运行一条指令就给一个单步中断,让处理器停止工作,等待下一条指令。

    段寄存器

    段寄存器主要就是确定该段在内存中的起始位置,感觉段寄存器和其他的寄存器就有一点像数组首地址和偏移地址的感觉。

    主要原因还是8086的地址线为20条,但是我们的寄存器只有十六位,多的4位也不好不用,所以我们就采取了物理地址 = 段地址+偏移地址的寻址方式。
    其中的段地址就在这些段寄存器中,而偏移地址的求法就千奇百怪了,在寻址的博客中有详细讲解,不影响我们的介绍。

    段寄存器分为四个:

    • 代码段寄存器CS,和IP配合找到下一条指令的位置。
    • 数据段寄存器DS,能用来干很多事。
    • 堆栈段寄存器SS,和SP配合寻找栈顶。
    • 附加段寄存器ES,和DI配合用于串指令。

    其中的CS和SS主要是针对多个代码段和堆栈段时,如何知道我们当前是哪个段的哪个位置。
    DS就是万金油的感觉,在寻址过程中很多情况下的默认段寄存器都是DS。
    ES用的会比较少,但是在串部分,我们会将es和di配合使用。

    上面的寄存器肯定是不全,下面我们给出一个比较全的默认组合:

    1. CS IP
    2. SS SP or BP
    3. DS BX、DI、SI或一个16位数
    4. ES DI(用于串指令)

    总结

    这样我们就介绍了8086的寄存器种类,简单讲述了分工。
    有一些确实只是在特定的情况下才会遇到,直接上去说就会显得很繁琐,碰到具体问题会进行详细阐述的。

    展开全文
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    原文地址:汇编中的所有寄存器类型与作用作者:夜雨盛唱 ebpesp是32位的 SP,BP esp是堆栈指针 ebp是基址指针 ESP与SP的关系就象AX与AL,AH的关系.   32位CPU所含有的寄存器有: 4个数据寄存器...
  • 寄存器和存储器

    万次阅读 多人点赞 2018-04-12 12:43:48
    内核的分类可分为单内核双内核以及微内核。严格地说,内核并不是计算机系统中必要的组成部分,附一张内核体系结构照片 可以看到内核所处的位置: CPU 中央处理器(CPU,Central Proce...
  • Linux详解寄存器

    千次阅读 2022-04-19 22:03:39
    在X86系列中,80868088是16位的处理器,而从80386开始为 32 位处理器。这种变化看起来是处理器位数的变化,但实质上是处理器体系结构的变化,从寻址方式上说,就是从“实模式”到“保护模式”的变化。 从80386以后...
  • 寄存器电路

    2021-07-28 06:44:41
    在数字电路系统工作过程中,把正在处理的二进制数据或代码暂时存储起来的操作叫做寄存,寄存器电路就是实现寄存功能的电路,是数字逻辑电路的基础模块。[1]中文名寄存器电路外文名register circuit拼音jì cún qì ...
  • 8086一共9种标志寄存器 分别是 CF进位标志,值为1进位,为0无进位 PF奇偶标志,代表数据的奇偶,1为偶,0为奇 OF溢出标志,1代表溢出,0代表未溢出 AF辅助进位标志,1有进位,0无进位 ZF判0标志,1代表值为0,0代表...
  • ARM寄存器及功能介绍

    千次阅读 2020-08-14 21:02:15
    ARM 寄存器组介绍 ARM处理器一般共有37个寄存器,其中包括: (1)31个通用寄存器,包括PC(程序计数器)在内,都是32位的寄存器。 (2)6个状态寄存器,都是32位的寄存器。 ARM处理器共有7种不同的处理器模式: ...
  • 什么是通用寄存器

    千次阅读 2021-12-24 16:57:02
    通用寄存器:这类寄存器在处理器中数量较多、使用频度较高,具有多种用途。例如它们可用来存放指令需要的操作数据,又可用来存放地址以便在主存或I/O接口中指定操作数据...其中前4个通用寄存器AX、BX、CXDX还可以进一

空空如也

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寄存器的分类和作用

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