计算机组织中寄存器的类型

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

在计算机组织中,寄存器用于快速地被 CPU 使用来识别、存储、移动数据和指令。有多种不同类型的寄存器用于不同的目的。一些常用的寄存器是

  • AC (累加器)
  • DR (数据寄存器)
  • AR (地址寄存器)
  • PC (程序计数器)
  • MDR (内存数据寄存器)
  • IR (索引寄存器)
  • MBR (内存缓冲区寄存器)

这些寄存器用于执行各种操作。当我们执行一些操作时,CPU 使用这些寄存器来执行操作。当我们向系统提供某个操作的输入时,提供的输入数据会存储在寄存器中。一旦 ALU(算术逻辑单元)处理了输出,寄存器就会再次将处理过的数据提供给我们。

拥有寄存器的唯一原因是为了快速检索 CPU 稍后将要处理的数据。CPU 可以使用 RAM 而不是硬盘驱动器来检索内存,这相对来说是一个快得多的选项,但从 RAM 检索的速度仍然不够快。因此,我们有缓存内存,它比寄存器快。这些寄存器与 CPU 内存(如缓存和 RAM)协同工作,以快速完成任务。

寄存器执行的操作

寄存器执行的主要操作包括:

Types of Register in Computer Organization
  • 取指令 (Fetch): 取指令操作用于由用户获取指令。存储在主内存中供以后处理的指令由寄存器取出。
  • 译码 (Decode): 此操作用于对指令进行解释,意味着指令被解码,CPU 将确定对指令执行什么操作。
  • 执行 (Execute): CPU 执行此操作。此外,CPU 生成的结果随后存储在内存中,然后显示在用户屏幕上。

计算机组织中寄存器的类型

计算机组织中的寄存器类型如下:

序号姓名符号功能
1累加器AC累加器是最常用的寄存器,用于存储从内存中获取的数据。
2内存地址寄存器MAR内存的地址位置存储在此寄存器中,以便稍后访问。它由 MAR 和 MDR 一起调用。
3内存数据寄存器MDR所有将要写入或将要从某个内存地址读取的数据都存储在这里。
4通用寄存器GPR由一系列寄存器组成,通常从 R0 开始,一直到 Rn - 1。这些寄存器用于存储在任何任务处理过程中发送到寄存器的任何形式的临时数据。
更多的 GPR 支持寄存器到寄存器的寻址,从而提高了处理速度。
5程序计数器PC这些寄存器用于记录正在执行或已执行的程序。这些寄存器包含要获取的下一条指令的内存地址。
当上一条指令成功完成后,PC 指向将要从主内存中获取的下一条指令的地址。程序计数器 (PC) 也用于计算指令的数量。
PC 的增量取决于所使用的架构类型。如果我们使用 32 位架构,PC 每次会增加 4 以获取下一条指令。
6指令寄存器IR指令寄存器保存有关即将执行的信息。从系统中接收到的即时指令被获取并存储在这些寄存器中。
一旦指令存储在寄存器中,处理器就开始执行已设置的指令,PC 将指向要执行的下一条指令。
7条件码寄存器这些寄存器包含不同的标志,用于指示操作的状态。如果操作结果导致零或负数,这些寄存器会相应地设置标志。
8临时寄存器TR保存临时数据。
9输入寄存器INPR用于传输输入字符。
10输出寄存器OUTR用于传输输出字符。
11索引寄存器BX我们使用此寄存器存储包含在地址信息中的值和数字,并将它们转换为有效地址。这些也称为基址寄存器。
这些用于在执行期间更改操作数地址,也称为 BX。
12内存缓冲区寄存器MBRMBR - 内存缓冲区寄存器用于存储要写入磁盘的数据内容或内存命令。这些的基本功能是从内存中保存调用的数据。
MBR 与 MDR 非常相似。
13堆栈控制寄存器SCR堆栈是一组内存位置,数据以特定顺序存储和检索。也称为后进先出 (LIFO),我们只能在检索出第一个元素后才能检索第二个位置的堆栈,堆栈控制寄存器主要用于管理计算机中的堆栈。
SP - BP 是堆栈控制寄存器。此外,我们可以将 DI、SI、SP 和 BP 用作 2 字节或 4 字节寄存器。
EDI、ESI、ESP 和 EBP 是 4 字节寄存器。
14标志寄存器FR标志寄存器用于指示特定条件。标志寄存器的大小为 1-2 字节,每个标志寄存器进一步细分为 8 位。每个标志寄存器定义一个条件或一个标志。
存储的数据被分成 8 个独立的位。
基本标志寄存器 -
零标志
进位标志
奇偶标志
符号标志
溢出标志。
15段寄存器SR保存内存地址。
16数据寄存器DX保存内存操作数。