寄存器和存储器

作者: Alex_1799 | 来源:发表于2018-04-26 15:32 被阅读50次

    存储器在CPU外,一般指硬盘,U盘等可以在切断电源后保存资料的设备,容量一般比较大,缺点是读写速度都很慢,普通的机械硬盘读写速度一般是50MB/S左右。内存和寄存器就是为了解决存储器读写速度慢而产生的多级存储机制,从20世纪50年代开始,磁芯存储器曾一度成为主存的主要存储介质,但从20世纪70年代开始,逐步被半导体存储器所取代,目前的计算机都是用半导体存储器。现在的DDR2内存的读写速度一般为6~8GB/S,跟机器性能也有关系。

    而寄存器(又称缓存)一般是指由基本的RS触发器结构衍生出来的D触发,就是一些与非门构成的结构,一般整合在CPU内,其读写速度跟CPU的运行速度基本匹配,但因为性能优越,所以造价昂贵,一般好的CPU也就只有几MB的2级缓存,1级缓存更小。使用寄存器可以缩短至零长度、节省存储空间,提高指令的执行速度。不同的寄存器有不同的作用,如:通用寄存器(GR)用以存放操作数、操作数的地址或中间结果;指令寄存器(IR)用以存放当前正在执行的指令,以便在指令执行的过程中,控制完成一条指令的全部功能。

    CPU计算时,先预先把要用的数据从硬盘读到内存,然后再把即将要用的数据读到寄存器。最理想的情况就是CPU所有的数据都能从寄存器里读到,这样读写速度就快,如果寄存器里没有要用的数据,就要从内存甚至硬盘里面读,那样读写数据占的时间就比CPU运算的时间还多的多。所以评价一款CPU的性能除了频率,缓存也是很重要的指标。

    这么说吧,他是CPU里面的东西,他和内存一样,只是他存的东西小的多,像AX他只能存二个字节,不过计算机的运算的数据要靠他们来存储起来,一般他们都各自的属性,像段寄存器,累加寄存器什么的,实际寄存器也不是很多,我想你也知道他有多少吧,像EAX,BEX,等。只要你记得他是用来临时用来存储数据,而他们又有特定的功能,不能相互混都用。


    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。

    寄存器的用途:

    1.可将寄存器内的数据执行算术及逻辑运算。

    2.存于寄存器内的地址可用来指向内存的某个位置,即寻址。

    3.可以用来读写数据到电脑的周边设备。

    8086 有8个8位数据寄存器,

    这些8位寄存器可分别组成16位寄存器:

    AH&AL=AX:累加寄存器,常用于运算;

    BH&BL=BX:基址寄存器,常用于地址索引;

    CH&CL=CX:计数寄存器,常用于计数;

    DH&DL=DX:数据寄存器,常用于数据传递。

    为了运用所有的内存空间,8086设定了四个段寄存器,专门用来保存段地址:

    CS(Code Segment):代码段寄存器;

    DS(Data Segment):数据段寄存器;

    SS(Stack Segment):堆栈段寄存器;

    ES(Extra Segment):附加段寄存器。

    当一个程序要执行时,就要决定程序代码、数据和堆栈各要用到内存的哪些位置,通过设定段寄存器 CS,DS,SS 来指向这些起始位置。通常是将DS固定,而根据需要修改CS。所以,程序可以在可寻址空间小于64K的情况下被写成任意大小。 所以,程序和其数据组合起来的大小,限制在DS 所指的64K内,这就是COM文件不得大于64K的原因。8086以内存做为战场,用寄存器做为军事基地,以加速工作。

    除了前面所提的寄存器外,还有一些特殊功能的寄存器:

    IP(Intruction Pointer):指令指针寄存器,与CS配合使用,可跟踪程序的执行过程;

    SP(Stack Pointer):堆栈指针,与SS配合使用,可指向目前的堆栈位置。

    BP(Base Pointer):基址指针寄存器,可用作SS的一个相对基址位置;

    SI(Source Index):源变址寄存器可用来存放相对于DS段之源变址指针;

    DI(Destination Index):目的变址寄存器,可用来存放相对于 ES 段之目的变址指针。

    还有一个标志寄存器FR(Flag Register),有九个有意义的标志(

    OF: 溢出标志位OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围,则称为溢出,OF的值被置为1,否则,OF的值被清为0.

    DF: 方向标志DF位用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。

    IF: 中断允许标志IF位用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不管该标志为何值,CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求,以及CPU内部产生的中断请求。具体规定如下:

    (1)、当IF=1时,CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求;

    (2)、当IF=0时,CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。

    TF: 状态控制标志位是用来控制CPU操作的,它们要通过专门的指令才能使之发生改变

    SF: 符号标志SF用来反映运算结果的符号位,它与运算结果的最高位相同。在微机系统中,有符号数采用补码表示法,所以,SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为正数时,SF的值为0,否则其值为1。

    ZF: 零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0,则其值为1,否则其值为0。在判断运算结果是否为0时,可使用此标志位。

    AF: 下列情况下,辅助进位标志AF的值被置为1,否则其值为0:

    (1)、在字操作时,发生低字节向高字节进位或借位时;

    (2)、在字节操作时,发生低4位向高4位进位或借位时。

    PF: 奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为偶数,则PF的值为1,否则其值为0。

    CF: 进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位,那么,其值为1,否则其值为0。)

    以上是8086寄存器的整体概况, 自80386开始,PC进入

    32bit时代,其寻址方式,寄存器大小, 功能等都发生了变化, 要想学习这方面知识请参考相应资料

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