рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Компьютеры
/
Управляющие регистры и регистры состояния

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Управляющие регистры и регистры состояния

Управляющие регистры и регистры состояния - раздел Компьютеры, Обзор компьютерных систем Для Контроля Над Работой Процессора Используются Различные Регистры. В Больши...

Для контроля над работой процессора используются различные регистры. В большинстве машин эти регистры в основном не доступны пользователю. Некоторые из них могут быть доступны для машинных команд, исполняемых в так называемом режиме управления или режиме операционной системы.

Конечно, у разных типов машин организация регистров отличается; для их классификации также используется различная терминология. Здесь приводится довольно полный список типов регистров и дается их краткое описание. Кроме ранее упомянутых регистров, MAR, MBR, I/OAR и I/OBR, важными для выполнения команд являются следующие.

• Программный счетчик (program counter — PC). Содержит адрес команды, которая должна быть выбрана из памяти.

• Регистр команд (instruction register — IR). Содержит последнюю выбранную из памяти команду.

В состав всех процессоров входит также регистр (или набор регистров), известный под названием регистра слова состояния программы (program status word — PSW). В нем, как правило, содержатся коды условий и другая информация о состоянии, например, бит разрешения/запрещения прерываний или бит режима системный/пользовательский.

Коды условий (известные также как флаги) — это последовательность битов, устанавливаемых или сбрасываемых процессором в зависимости от результата выполненных операций. Например, в результате выполнения арифметического действия может получиться положительное число, отрицательное, ноль, или может произойти переполнение. В дополнение к сохранению полученного значения в памяти или регистре в результате арифметических операций устанавливаются также соответствующие коды условий. Впоследствии они могут быть проверены условной операцией ветвления. Биты кодов условий группируются в один или несколько регистров (обычно они составляют часть регистра управления). Вообще говоря, есть машинные команды, позволяющие прочитать содержимое этих битов с помощью явных обращений к регистрам; однако изменять их содержимое явным образом нельзя, поскольку эти биты предназначены для отображения результатов выполнения команд.

В машинах, в которых используются различные виды прерываний, может быть предусмотрено несколько регистров прерываний с указателями на каждую программу обработки прерываний. Если при реализации некоторых функций (например, вызова процедуры) используется стек, процессор должен иметь регистр — указатель стека. Для аппаратного обеспечения управления памятью (см. главу 7, "Управление памятью") нужны свои регистры. И, наконец, регистры часто используются при управлении операциями ввода-вывода.

На устройство и организацию управляющих регистров и регистров состояния влияют несколько факторов. Одним из них является поддержка операционной системы. Различные виды управляющей информации используются операционной системой по-разному. Если разработчик процессора имеет ясное представление об операционной системе, которая будет работать с этим процессором, он сможет так спланировать организацию регистров, чтобы обеспечить аппаратную поддержку ряда возможностей, таких, как защита памяти или переключение пользовательских программ.

Еще одним ключевым конструкторским решением является распределение управляющей информации между регистрами и памятью. Общепринятым подходом является выделение для нее нескольких первых сотен или тысяч слов памяти. Конструктор должен решить, какая часть информации будет находиться в более дорогих, но более быстрых регистрах, а какая часть — в более дешевой, но медленной основной памяти.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Обзор компьютерных систем

Таблица Классы прерываний Программнное прерывание Прерывание по таймеру Прерывание... Прерывания в основном предназначены для повышения эффективности ра боты Например большинство устройств ввода вывода...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Управляющие регистры и регистры состояния

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Обзор компьютерных систем
1.1. Основные элементы 1.2. Регистры процессора 1.3. Исполнение команд 1.4. Прерывания 1.5. Иерархия запоминающих устройств 1.6. Кэш 1.7. Техно

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
На макроуровне компьютер состоит из процессора, памяти и устройств ввода-вывода; при этом каждый компонент представлен одним или несколькими модулями. Чтобы компьютер мог выполнять свое основное п

РЕГИСТРЫ ПРОЦЕССОРА
В процессоре имеется набор регистров, представляющих собой область памяти быстрого доступа» но намного меньшей емкости, чем основная память. Регистры процессора выполняют две функции.

Регистры, доступные пользователю
К доступным регистрам пользователь может обращаться с помощью команд машинного языка. К этим регистрам, как правило, имеют доступ все программы — как приложения, так и системные. Обычно среди дост

ИСПОЛНЕНИЕ КОМАНД
Программа, которую выполняет процессор, состоит из набора хранящихся в памяти команд. В простейшем виде обработка команд проходит в две стадии: процессор считывает (выбирает) из памяти, а затем зап

Выборка и исполнение команды
В начале каждого цикла процессор выбирает из памяти команду. Обычно адрес ячейки, из которой нужно извлечь очередную команду, хранится в программном счетчике (PC), Если не указано иное, после извл

Функции ввода-вывода
До сих пор мы рассматривали операции компьютера, управляемые процессором, основное внимание обращая на взаимодействие процессора и памяти. О роли компонентов ввода-вывода было упомянуто лишь вскол

Прерывания и цикл команды
Благодаря прерываниям во время выполнения операций ввода-вывода процессор может быть занят обработкой других команд. Рассмотрим ход процесса, показанный на рис. 1.5,б. Как и в предыдущем с

Множественные прерывания
До сих пор нами рассматривался случай возникновения одного прерывания. Представим себе ситуацию, когда может произойти несколько прерываний. Например, программа получает данные по коммуникационной

Многозадачность
Бывает, что для эффективного использования процессора одних прерываний недостаточно. Обратимся, например, к рис. 1.9,6. Если время, которое требуется для выполнения операций ввода-в

ИЕРАРХИЯ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Конфигурация памяти компьютера в основном определяется тремя параметрами: объем, быстродействие, стоимость. Вопрос об объеме решить не так просто. Какой большой ни была бы память, все ра

Обоснование
При выполнении каждого цикла команды процессор по крайней мере один раз обращается к памяти, чтобы произвести выборку команды. Часто это происходит повторно, причем возможны случаи нескольких повто

Принципы работы кэша
Кэш предназначен для того, чтобы приблизить скорость доступа к памяти к максимально возможной, и в то же время обеспечить большой объем памяти по цене более дешевых типов полупроводниковой памяти.

Внутреннее устройство кэша
В данной книге внутреннее устройство кэша подробно не рассматривается. В этом разделе кратко перечислены лишь основные его элементы. В дальнейшем читатель сможет убедиться, что при изучении устройс

Программируемый ввод-вывод
Когда процессору при выполнении программы встречается команда, связанная с вводом-выводом, он выполняет ее, передавая соответствующие команды контроллеру ввода-вывода. При программи

Ввод-вывод с использованием прерываний
Проблема программируемого ввода-вывода состоит в том, что процессор должен долго ждать, пока контроллер ввода-вывода будет готов читать или принимать новые данные. Во время ожидания процессор долж

Прямой доступ к памяти
Хотя ввод-вывод, управляемый прерываниями, более эффективен, чем простой программируемый ввод-вывод, он все еще занимает много процессорного времени для передачи данных между памятью и контроллеро

Локализация
Основой для повышения производительности двухуровневой памяти является принцип локализации, о котором шла речь в разделе 1.5. Основной постулат состоит в том, что последовательные обращения к памя

Функционирование двухуровневой памяти
Принцип локализации может быть использован для разработки схемы двухуровневой памяти. Память верхнего уровня (Ml) имеет меньшую емкость, она быстрее, и каждый ее бит дороже по сравнению с памятью

Производительность
Рассмотрим некоторые параметры, характеризующие механизм двухуровневой Памяти. Сначала рассмотрим стоимость, которая выражается следующим образом:

Реализация стека
Стек — это упорядоченный набор элементов, причем при обращении к нему можно получить доступ лишь к одному из элементов. Этот элемент называется вершиной стека. Число элементов стека (его дли

Вызов процедуры и возврат из нее
Общепринятым методом управления вызовами процедур и возвратами из них является использование стека. При обработке вызова процессор помещает в стек адрес возврата. При возврате из проц

Реентерабельные процедуры
Реентерабельная (повторно входимая) процедура является весьма полезной концепцией, особенно успешно применяемой в многопользовательских и многозадачных системах. Реентерабельной называется процеду