寄存器工作原理與組織尋址

在計(jì)算機(jī)及其他計(jì)算系統(tǒng)中，寄存器是一種非常重要的、必不可少的數(shù)字電路苛件，它通常由觸發(fā)器(D觸發(fā)器)組成，主要作用是用來暫時(shí)存放數(shù)碼或指令。一個(gè)觸發(fā)器司以存放一位二進(jìn)制代碼，若要存放N位二進(jìn)制數(shù)碼，則需用N個(gè)觸發(fā)器。 [6] 寄存器應(yīng)具有接收數(shù)據(jù)、存放數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的功能，它由觸發(fā)器和門電路組成。只有得到“存入脈沖”(又稱“存入指令”、“寫入指令”)時(shí)，寄存器才能接收數(shù)據(jù);在得到“讀出”指令時(shí)，寄存器才將數(shù)據(jù)輸出。 [6] 寄存器存放數(shù)碼的方式有并行和串行兩種。并行方式是數(shù)碼從各對(duì)應(yīng)位輸入端同時(shí)輸入到寄存器中;串行方式是數(shù)碼從一個(gè)輸入端逐位輸入到寄存器中。 寄存器讀出數(shù)碼的方式也有并行和串行兩種。在并行方式中，被讀出的數(shù)碼同時(shí)出現(xiàn)在各位的輸出端上;在串行方式中，被讀出的數(shù)碼在一個(gè)輸出端逐位出現(xiàn)。

(1)代碼要存得進(jìn);(2)代碼要記得住;(3)代碼要取得出。 [7] 寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位2進(jìn)制代碼，存放n位2進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來構(gòu)成。對(duì)寄存器中的觸發(fā)器只要求它具有置1、置0的功能即可，因而無論用何種類型的觸發(fā)器都可組成寄存器。 按照功能的不同，寄存器可分為基本寄存器和移位寄存器兩大類。基本寄存器只能并行送入數(shù)據(jù)，需要時(shí)也只能并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出或串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。

ARM微處理器共有37個(gè)32位寄存器，其中31個(gè)為通用寄存器，6個(gè)為狀態(tài)寄存器。但是這些寄存器不能被同時(shí)訪問，具體哪些寄存器是可編程訪問的，取決于微處理器的工作狀態(tài)及具體的運(yùn)行模式。但在任何時(shí)候，通用寄存器R14~R0、程序計(jì)數(shù)器PC、一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)寄存器都是可訪問的。 ARM9處理器共有37個(gè)32位長的寄存器，這些寄存器包括：(1) RO～R12：均為32位通用寄存器，用于數(shù)據(jù)操作。但是注意：絕大多數(shù)16位Thumb指令只能訪問R0～R7，而32位Thumb -2指令可以訪問所有寄存器。 (2)堆棧指針：堆棧指針的最低兩位永遠(yuǎn)是O，這意味著堆?？偸?字節(jié)對(duì)齊的。 (3)鏈接寄存器：當(dāng)呼叫一個(gè)子程序時(shí)，由R14存儲(chǔ)返回地址。 (4)程序計(jì)數(shù)器：指向當(dāng)前的程序地址，如果修改它的值，就能改變程序的執(zhí)行流。 (5)6個(gè)狀態(tài)寄存器(1個(gè)CPSR、5個(gè)SPSR)，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。 Cortex-A8處理器有40個(gè)32位長的寄存器，多了監(jiān)控模式下的寄存器，如RO～R12、R15、CPSR通用，R13_ mon、R14_mon、SPSR_mon三個(gè)專用寄存器。

寄存器尋址就是利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù)，這種尋址方式是各類微處理器經(jīng)常采用的一種方式，也是一種執(zhí)行效率較高的尋址方式。 [10] 寄存器尋址是指操作數(shù)存放在CPU內(nèi)部的寄存器中，指令中給出操作數(shù)所在的寄存器名。寄存器操作數(shù)可以是8位寄存器AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL，也可以是16位寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI等。因?yàn)榧拇嫫鲗ぶ凡恍枰ㄟ^總線操作訪問存儲(chǔ)器，所以指令執(zhí)行速度比較快。 [11] 寄存器尋址( Register Addressing)是以通用寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的尋址方式，在該尋址方式下，操作數(shù)存放在寄存器中。寄存器尋址方式的尋址對(duì)象為：A，B，DPTR，RO~R7。其中，B僅在乘除法指令中為寄存器尋址，在其他指令中為直接尋址。A可以按寄存器尋址又可以直接尋址，直接尋址時(shí)寫成ACC。