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寄存器具有存储信号的功能

发布时间: 2022-03-13 18:47:05

❶ 寄存器和存储器的区别

1、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。

2、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。

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。

(1)寄存器具有存储信号的功能扩展阅读:

cpu的组成:

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从逻辑上可以划分成3个模块,分别是控制单元、运算单元和存储单元,这三部分由CPU内部总线连接起来。

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、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。

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和通用寄存器。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。这个是我们以后要介绍这个重点,这里先提一下。

❷ 寄存器 缓冲区 存取器的区别

锁存器,触发器,寄存器,缓冲区2009-10-15 13:42锁存器(latch):锁存器是电平触发的存储单元,数据存储的动作取决于输入时钟(或者使能)信号的电平值,当锁存器处于使能状态时,输出才会随着数据输入发生变化。(简单地说,它有两个输入,分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN,它有一个输出Q,它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q,也就是锁存的过程)。

应用场合:数据有效迟后于时钟(或者使能)信号有效。这意味着时钟(或者使能)信号先到,数据信号后到。在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。

缺点:时序分析较困难。不要锁存器的原因有二:1、锁存器容易产生毛刺,2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单,但是在FPGA的资源中,大部分器件没有锁存器这个东西,所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器,这样就浪费了资源。
优点:面积小。锁存器比FF快,所以用在地址锁存是很合适的,不过一定要保证所有的latch信号源的质量,锁存器在CPU设计中很常见,正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少,所以在asic中用的较多。

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触发器(flipflop):最基本的就是边沿触发的存储单元。

应用场合:时钟有效迟后于数据有效。这意味着数据信号先建立,时钟信号后建立。在CP上升沿时刻打入到寄存器。

锁存器与触发器的区别:

寄存器与触发器都是用来暂存数据的器件,在本质上没有区别,不过寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化,只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端(打入寄存器),而触发器的输出端平时总随输入端变化而变化。

锁存器电平触发会把输入端的毛刺带入输出;而触发器由于边沿作用可以有效抑制输入端干扰;

用VHDL来描述就是:
触发器:
process
begin
wait until clk’event and clk=’1’;
q<=d;
end process;
锁存器:
process(en,d)
begin
if en=’1’ then
q<=d;
end if;
end process;

寄存器(register):由若干个触发器构成的一次能存储多位二进制代码的时序逻辑电路,叫寄存器。

缓冲区(Buffer):一个用于匹配速度不同步的设备或者优先级不同的设备之间传输数据的区域,通过缓冲区,可以使进程之间的相互等待变少,从而是从速度慢的设备读入数据是,速度快的设备的操作进程不发生间断。

❸ 寄存器是怎么储存信息的

通过SRAM锁存电平状态。6-8个晶体管可以组成一个锁存器电路,保留1bit的电平状态。

在此基础上加上时钟信号可以改造成寄存器。再加入地址总线,经过译码器译码地址信号,可以选定特定的寄存器。

❹ 移位寄存器除了具有存储代码的功能以外,还有什么功能

在数字电路中,用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储一位二进制代码,存放N位二进制代码的寄存器,需用n个触发器来构成。
按功能可分为:基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器
移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移,数据既可以并行输入、并行输出,也可以串行输入、串行输出,还可以并行输入、串行输出,串行输入、并行输出,十分灵活,用途也很广。
目前常用的集成移位寄存器种类很多,如74164、74165、74166均为八位单向移位寄存器,74195为四位单向移存器,74194为四位双向移存器,74198为八位双向移存器。

寄存器和移位寄存器是另一类时序电路,寄存器用于寄存一组二值代码的电路,移位寄存器除了具有储存代码的功能以外,还具有移位功能。所谓移位功能,是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。它们被广泛地用于各类数字系统和数字计算机中。

❺ 使用寄存器存储数据时先建立什么信号后建立什么信号

答:使用寄存器存储数据时,先建立数据信号,后建立时钟触发信号。

❻ 寄存器和锁存器区别

锁存器与寄存器的区别:

1.寄存器是同步时钟控制,而锁存器是电位信号控制。锁存器一般由电平信号控制,属于电平敏感型。寄存器一般由时钟信号信号控制,属于边沿敏感型。

2.寄存器的输出端平时不随输入端的变化而变化,只有在时钟有效时才将输入端的数据送输出端(打入寄存器),而锁存器的输出端平时总随输入端变化而变化,只有当锁存器信号到达时,才将输出端的状态锁存起来,使其不再随输入端的变化而变化

❼ 移位寄存器除了具有存储代码的功能以外,还有什么功能

移位寄存器,移位寄存器是什么意思

移位寄存器_

由JK触发器组成的数码寄存器如图

在数字电路中,用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。
寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储一位二进制代码,存放N位二进制代码的寄存器,需用n个触发器来构成。
按功能可分为:基本寄存器和移位寄存器。
移位寄存器
移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下一次逐位右移或左移,数据既可以并行输入、并行输出,也可以串行输入、串行输出,还可以并行输入、串行输出,串行输入、并行输出,十分灵活,用途也很广。
目前常用的集成移位寄存器种类很多,如74164、74165、74166均为八位单向移位寄存器,74195为四位单向移存器,74194为四位双向移存器,74198为八位双向移存器。

寄存器和移位寄存器是另一类时序电路,寄存器用于寄存一组二值代码的电路,移位寄存器除了具有储存代码的功能以外,还具有移位功能。所谓移位功能,是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。它们被广泛地用于各类数字系统和数字计算机中。

❽ 寄存器 和内存什么关系

寄存器是CPU里的东西,内存是挂在CPU外面的数据总线上。

寄存器是中央处理器内的组成部份。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和位址。内存是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的。

访问内存时要在CPU的寄存器填上地址,再执行相应的汇编指令。这时CPU会在数据总线上生成读取或者写入内存数据的时钟信号,最后内存的内容会被CPU寄存器的内容更新(写入)或被读入CPU的寄存器(读取)。

(8)寄存器具有存储信号的功能扩展阅读:

寄存器分类:

1、常数寄存器:用来持有只读的数值。

2、向量寄存器:用来储存由向量处理器运行SIMD指令所得到的数据。

3、特殊目的寄存器:储存CPU内部的数据,像是程序计数器,堆栈寄存器,以及状态寄存器(或称微处理器状态字组)。

4、指令寄存器:储存现在正在被运行的指令。

5、索引寄存器:是在程序运行时用来更改运算对象地址之用。

内存分类:

1、基本内存:占据0~640KB地址空间。

2、保留内存:占据640KB~1024KB地址空间。UMB的物理存储器取自物理扩展存储器,此范围的物理RAM可作为Shadow RAM使用。

3、上位内存:利用保留内存中未分配使用的地址空间建立,其物理存储器由物理扩展存储器取得。

4、高端内存:扩展内存中的第一个64KB区域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。

5、EMS内存符合EMS规范管理的扩充内存区,其驱动程序为EMM386.EXE等。

❾ 举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能

1. 数据寄存器

数据寄存器(Data Register,DR)又称数据缓冲寄存器,其主要功能是作为CPU和主存、外设之间信息传输的中转站,用以弥补CPU和主存、外设之间操作速度上的差异。

数据寄存器用来暂时存放由主存储器读出的一条指令或一个数据字;反之,当向主存存入一条指令或一个数据字时,也将它们暂时存放在数据寄存器中。

数据寄存器的作用是 :

(1)作为CPU和主存、外围设备之间信息传送的中转站;

(2)弥补CPU和主存、外围设备之间在操作速度上的差异;

(3)在单累加器结构的运算器中,数据寄存器还可兼作操作数寄存器。

2. 指令寄存器

指令寄存器(Instruction Register,IR)用来保存当前正在执行的一条指令。

当执行一条指令时,首先把该指令从主存读取到数据寄存器中,然后再传送至指令寄存器。

指令包括操作码和地址码两个字段,为了执行指令,必须对操作码进行测试,识别出所要求的操作,指令译码器(Instruction Decoder,ID)就是完成这项工作的。指令译码器对指令寄存器的操作码部分进行译码,以产生指令所要求操作的控制电位,并将其送到微操作控制线路上,在时序部件定时信号的作用下,产生具体的操作控制信号。

指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。

3. 程序计数器

程序计数器(Program Counter,PC)用来指出下一条指令在主存储器中的地址。

在程序执行之前,首先必须将程序的首地址,即程序第一条指令所在主存单元的地址送入PC,因此PC的内容即是从主存提取的第一条指令的地址。

当执行指令时,CPU能自动递增PC的内容,使其始终保存将要执行的下一条指令的主存地址,为取下一条指令做好准备。若为单字长指令,则(PC)+1àPC,若为双字长指令,则(PC)+2àPC,以此类推。

但是,当遇到转移指令时,下一条指令的地址将由转移指令的地址码字段来指定,而不是像通常的那样通过顺序递增PC的内容来取得。

因此,程序计数器的结构应当是具有寄存信息和计数两种功能的结构。

4. 地址寄存器

地址寄存器(Address Register,AR)用来保存CPU当前所访问的主存单元的地址。

由于在主存和CPU之间存在操作速度上的差异,所以必须使用地址寄存器来暂时保存主存的地址信息,直到主存的存取操作完成为止。

当CPU和主存进行信息交换,即CPU向主存存入数据/指令或者从主存读出数据/指令时,都要使用地址寄存器和数据寄存器。

如果我们把外围设备与主存单元进行统一编址,那么,当CPU和外围设备交换信息时,我们同样要使用地址寄存器和数据寄存器。

5. 累加寄存器

累加寄存器通常简称累加器(Accumulator,AC),是一个通用寄存器。

累加器的功能是:当运算器的算术逻辑单元ALU执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区,可以为ALU暂时保存一个操作数或运算结果。

显然,运算器中至少要有一个累加寄存器。

6. 程序状态字寄存器

程序状态字(Program Status Word,PSW)用来表征当前运算的状态及程序的工作方式。

程序状态字寄存器用来保存由算术/逻辑指令运行或测试的结果所建立起来的各种条件码内容,如运算结果进/借位标志(C)、运算结果溢出标志(O)、运算结果为零标志(Z)、运算结果为负标志(N)、运算结果符号标志(S)等,这些标志位通常用1位触发器来保存。