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寄存器具有存儲信號的功能

發布時間: 2022-03-13 18:47:05

❶ 寄存器和存儲器的區別

1、存儲器在CPU外,一般指硬碟,U盤等可以在切斷電源後保存資料的設備,容量一般比較大,缺點是讀寫速度都很慢,普通的機械硬碟讀寫速度一般是50MB/S左右。

內存和寄存器就是為了解決存儲器讀寫速度慢而產生的多級存儲機制,從20世紀50年代開始,磁芯存儲器曾一度成為主存的主要存儲介質,但從20世紀70年代開始,逐步被半導體存儲器所取代,目前的計算機都是用半導體存儲器。現在的DDR2內存的讀寫速度一般為6~8GB/S,跟機器性能也有關系。

2、寄存器(又稱緩存)一般是指由基本的RS觸發器結構衍生出來的D觸發,就是一些與非門構成的結構,一般整合在CPU內,其讀寫速度跟CPU的運行速度基本匹配,但因為性能優越,所以造價昂貴,一般好的CPU也就只有幾MB的2級緩存,1級緩存更小。使用寄存器可以縮短至零長度、節省存儲空間,提高指令的執行速度。

3、不同的寄存器有不同的作用,如:通用寄存器(GR)用以存放操作數、操作數的地址或中間結果;指令寄存器(IR)用以存放當前正在執行的指令,以便在指令執行的過程中,控制完成一條指令的全部功能。

CPU計算時,先預先把要用的數據從硬碟讀到內存,然後再把即將要用的數據讀到寄存器。最理想的情況就是CPU所有的數據都能從寄存器里讀到,這樣讀寫速度就快,如果寄存器里沒有要用的數據,就要從內存甚至硬碟裡面讀,那樣讀寫數據占的時間就比CPU運算的時間還多的多。

所以評價一款CPU的性能除了頻率,緩存也是很重要的指標。

(1)寄存器具有存儲信號的功能擴展閱讀:

cpu的組成:

CPU的根本任務就是執行指令,對計算機來說最終都是一串由「0」和「1」組成的序列。CPU從邏輯上可以劃分成3個模塊,分別是控制單元、運算單元和存儲單元,這三部分由CPU內部匯流排連接起來。

1、控制單元

控制單元是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令解碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等,對協調整個電腦有序工作極為重要。

它根據用戶預先編好的程序,依次從存儲器中取出各條指令,放在指令寄存器IR中,通過指令解碼(分析)確定應該進行什麼操作,然後通過操作控制器OC,按確定的時序,向相應的部件發出微操作控制信號。

操作控制器OC中主要包括節拍脈沖發生器、控制矩陣、時鍾脈沖發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

2、運算單元

是運算器的核心。可以執行算術運算(包括加減乘數等基本運算及其附加運算)和邏輯運算(包括移位、邏輯測試或兩個值比較)。相對控制單元而言,運算器接受控制單元的命令而進行動作,即運算單元所進行的全部操作都是由控制單元發出的控制信號來指揮的,所以它是執行部件。

3、存儲單元

包括CPU片內緩存和寄存器組,是CPU中暫時存放數據的地方,裡面保存著那些等待處理的數據,或已經處理過的數據,CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短。

採用寄存器,可以減少CPU訪問內存的次數,從而提高了CPU的工作速度。

但因為受到晶元面積和集成度所限,寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器的作用是固定的,分別寄存相應的數據。

而通用寄存器用途廣泛並可由程序員規定其用途,通用寄存器的數目因微處理器而異。這個是我們以後要介紹這個重點,這里先提一下。

❷ 寄存器 緩沖區 存取器的區別

鎖存器,觸發器,寄存器,緩沖區2009-10-15 13:42鎖存器(latch):鎖存器是電平觸發的存儲單元,數據存儲的動作取決於輸入時鍾(或者使能)信號的電平值,當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨著數據輸入發生變化。(簡單地說,它有兩個輸入,分別是一個有效信號EN,一個輸入數據信號DATA_IN,它有一個輸出Q,它的功能就是在EN有效的時候把DATA_IN的值傳給Q,也就是鎖存的過程)。

應用場合:數據有效遲後於時鍾(或者使能)信號有效。這意味著時鍾(或者使能)信號先到,數據信號後到。在某些運算器電路中有時採用鎖存器作為數據暫存器。

缺點:時序分析較困難。不要鎖存器的原因有二:1、鎖存器容易產生毛刺,2、鎖存器在ASIC設計中應該說比ff要簡單,但是在FPGA的資源中,大部分器件沒有鎖存器這個東西,所以需要用一個邏輯門和ff來組成鎖存器,這樣就浪費了資源。
優點:面積小。鎖存器比FF快,所以用在地址鎖存是很合適的,不過一定要保證所有的latch信號源的質量,鎖存器在CPU設計中很常見,正是由於它的應用使得CPU的速度比外部IO部件邏輯快許多。latch完成同一個功能所需要的門較觸發器要少,所以在asic中用的較多。

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觸發器(flipflop):最基本的就是邊沿觸發的存儲單元。

應用場合:時鍾有效遲後於數據有效。這意味著數據信號先建立,時鍾信號後建立。在CP上升沿時刻打入到寄存器。

鎖存器與觸發器的區別:

寄存器與觸發器都是用來暫存數據的器件,在本質上沒有區別,不過寄存器的輸出端平時不隨輸入端的變化而變化,只有在時鍾有效時才將輸入端的數據送輸出端(打入寄存器),而觸發器的輸出端平時總隨輸入端變化而變化。

鎖存器電平觸發會把輸入端的毛刺帶入輸出;而觸發器由於邊沿作用可以有效抑制輸入端干擾;

用VHDL來描述就是:
觸發器:
process
begin
wait until clk』event and clk=』1』;
q<=d;
end process;
鎖存器:
process(en,d)
begin
if en=』1』 then
q<=d;
end if;
end process;

寄存器(register):由若干個觸發器構成的一次能存儲多位二進制代碼的時序邏輯電路,叫寄存器。

緩沖區(Buffer):一個用於匹配速度不同步的設備或者優先順序不同的設備之間傳輸數據的區域,通過緩沖區,可以使進程之間的相互等待變少,從而是從速度慢的設備讀入數據是,速度快的設備的操作進程不發生間斷。

❸ 寄存器是怎麼儲存信息的

通過SRAM鎖存電平狀態。6-8個晶體管可以組成一個鎖存器電路,保留1bit的電平狀態。

在此基礎上加上時鍾信號可以改造成寄存器。再加入地址匯流排,經過解碼器解碼地址信號,可以選定特定的寄存器。

❹ 移位寄存器除了具有存儲代碼的功能以外,還有什麼功能

在數字電路中,用來存放二進制數據或代碼的電路稱為寄存器。
寄存器是由具有存儲功能的觸發器組合起來構成的。一個觸發器可以存儲一位二進制代碼,存放N位二進制代碼的寄存器,需用n個觸發器來構成。
按功能可分為:基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器
移位寄存器中的數據可以在移位脈沖作用下一次逐位右移或左移,數據既可以並行輸入、並行輸出,也可以串列輸入、串列輸出,還可以並行輸入、串列輸出,串列輸入、並行輸出,十分靈活,用途也很廣。
目前常用的集成移位寄存器種類很多,如74164、74165、74166均為八位單向移位寄存器,74195為四位單向移存器,74194為四位雙向移存器,74198為八位雙向移存器。

寄存器和移位寄存器是另一類時序電路,寄存器用於寄存一組二值代碼的電路,移位寄存器除了具有儲存代碼的功能以外,還具有移位功能。所謂移位功能,是指寄存器里存儲的代碼能在移位脈沖的作用下依次左移或右移。它們被廣泛地用於各類數字系統和數字計算機中。

❺ 使用寄存器存儲數據時先建立什麼信號後建立什麼信號

答:使用寄存器存儲數據時,先建立數據信號,後建立時鍾觸發信號。

❻ 寄存器和鎖存器區別

鎖存器與寄存器的區別:

1.寄存器是同步時鍾控制,而鎖存器是電位信號控制。鎖存器一般由電平信號控制,屬於電平敏感型。寄存器一般由時鍾信號信號控制,屬於邊沿敏感型。

2.寄存器的輸出端平時不隨輸入端的變化而變化,只有在時鍾有效時才將輸入端的數據送輸出端(打入寄存器),而鎖存器的輸出端平時總隨輸入端變化而變化,只有當鎖存器信號到達時,才將輸出端的狀態鎖存起來,使其不再隨輸入端的變化而變化

❼ 移位寄存器除了具有存儲代碼的功能以外,還有什麼功能

移位寄存器,移位寄存器是什麼意思

移位寄存器_

由JK觸發器組成的數碼寄存器如圖

在數字電路中,用來存放二進制數據或代碼的電路稱為寄存器。
寄存器是由具有存儲功能的觸發器組合起來構成的。一個觸發器可以存儲一位二進制代碼,存放N位二進制代碼的寄存器,需用n個觸發器來構成。
按功能可分為:基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器
移位寄存器中的數據可以在移位脈沖作用下一次逐位右移或左移,數據既可以並行輸入、並行輸出,也可以串列輸入、串列輸出,還可以並行輸入、串列輸出,串列輸入、並行輸出,十分靈活,用途也很廣。
目前常用的集成移位寄存器種類很多,如74164、74165、74166均為八位單向移位寄存器,74195為四位單向移存器,74194為四位雙向移存器,74198為八位雙向移存器。

寄存器和移位寄存器是另一類時序電路,寄存器用於寄存一組二值代碼的電路,移位寄存器除了具有儲存代碼的功能以外,還具有移位功能。所謂移位功能,是指寄存器里存儲的代碼能在移位脈沖的作用下依次左移或右移。它們被廣泛地用於各類數字系統和數字計算機中。

❽ 寄存器 和內存什麼關系

寄存器是CPU里的東西,內存是掛在CPU外面的數據匯流排上。

寄存器是中央處理器內的組成部份。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件,它們可用來暫存指令、數據和位址。內存是計算機中重要的部件之一,它是與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的。

訪問內存時要在CPU的寄存器填上地址,再執行相應的匯編指令。這時CPU會在數據匯流排上生成讀取或者寫入內存數據的時鍾信號,最後內存的內容會被CPU寄存器的內容更新(寫入)或被讀入CPU的寄存器(讀取)。

(8)寄存器具有存儲信號的功能擴展閱讀:

寄存器分類:

1、常數寄存器:用來持有隻讀的數值。

2、向量寄存器:用來儲存由向量處理器運行SIMD指令所得到的數據。

3、特殊目的寄存器:儲存CPU內部的數據,像是程序計數器,堆棧寄存器,以及狀態寄存器(或稱微處理器狀態字組)。

4、指令寄存器:儲存現在正在被運行的指令。

5、索引寄存器:是在程序運行時用來更改運算對象地址之用。

內存分類:

1、基本內存:占據0~640KB地址空間。

2、保留內存:占據640KB~1024KB地址空間。UMB的物理存儲器取自物理擴展存儲器,此范圍的物理RAM可作為Shadow RAM使用。

3、上位內存:利用保留內存中未分配使用的地址空間建立,其物理存儲器由物理擴展存儲器取得。

4、高端內存:擴展內存中的第一個64KB區域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。

5、EMS內存符合EMS規范管理的擴充內存區,其驅動程序為EMM386.EXE等。

❾ 舉出CPU中6個主要寄存器的名稱及功能

1. 數據寄存器

數據寄存器(Data Register,DR)又稱數據緩沖寄存器,其主要功能是作為CPU和主存、外設之間信息傳輸的中轉站,用以彌補CPU和主存、外設之間操作速度上的差異。

數據寄存器用來暫時存放由主存儲器讀出的一條指令或一個數據字;反之,當向主存存入一條指令或一個數據字時,也將它們暫時存放在數據寄存器中。

數據寄存器的作用是 :

(1)作為CPU和主存、外圍設備之間信息傳送的中轉站;

(2)彌補CPU和主存、外圍設備之間在操作速度上的差異;

(3)在單累加器結構的運算器中,數據寄存器還可兼作操作數寄存器。

2. 指令寄存器

指令寄存器(Instruction Register,IR)用來保存當前正在執行的一條指令。

當執行一條指令時,首先把該指令從主存讀取到數據寄存器中,然後再傳送至指令寄存器。

指令包括操作碼和地址碼兩個欄位,為了執行指令,必須對操作碼進行測試,識別出所要求的操作,指令解碼器(Instruction Decoder,ID)就是完成這項工作的。指令解碼器對指令寄存器的操作碼部分進行解碼,以產生指令所要求操作的控制電位,並將其送到微操作控制線路上,在時序部件定時信號的作用下,產生具體的操作控制信號。

指令寄存器中操作碼欄位的輸出就是指令解碼器的輸入。操作碼一經解碼,即可向操作控制器發出具體操作的特定信號。

3. 程序計數器

程序計數器(Program Counter,PC)用來指出下一條指令在主存儲器中的地址。

在程序執行之前,首先必須將程序的首地址,即程序第一條指令所在主存單元的地址送入PC,因此PC的內容即是從主存提取的第一條指令的地址。

當執行指令時,CPU能自動遞增PC的內容,使其始終保存將要執行的下一條指令的主存地址,為取下一條指令做好准備。若為單字長指令,則(PC)+1àPC,若為雙字長指令,則(PC)+2àPC,以此類推。

但是,當遇到轉移指令時,下一條指令的地址將由轉移指令的地址碼欄位來指定,而不是像通常的那樣通過順序遞增PC的內容來取得。

因此,程序計數器的結構應當是具有寄存信息和計數兩種功能的結構。

4. 地址寄存器

地址寄存器(Address Register,AR)用來保存CPU當前所訪問的主存單元的地址。

由於在主存和CPU之間存在操作速度上的差異,所以必須使用地址寄存器來暫時保存主存的地址信息,直到主存的存取操作完成為止。

當CPU和主存進行信息交換,即CPU向主存存入數據/指令或者從主存讀出數據/指令時,都要使用地址寄存器和數據寄存器。

如果我們把外圍設備與主存單元進行統一編址,那麼,當CPU和外圍設備交換信息時,我們同樣要使用地址寄存器和數據寄存器。

5. 累加寄存器

累加寄存器通常簡稱累加器(Accumulator,AC),是一個通用寄存器。

累加器的功能是:當運算器的算術邏輯單元ALU執行算術或邏輯運算時,為ALU提供一個工作區,可以為ALU暫時保存一個操作數或運算結果。

顯然,運算器中至少要有一個累加寄存器。

6. 程序狀態字寄存器

程序狀態字(Program Status Word,PSW)用來表徵當前運算的狀態及程序的工作方式。

程序狀態字寄存器用來保存由算術/邏輯指令運行或測試的結果所建立起來的各種條件碼內容,如運算結果進/借位標志(C)、運算結果溢出標志(O)、運算結果為零標志(Z)、運算結果為負標志(N)、運算結果符號標志(S)等,這些標志位通常用1位觸發器來保存。