Разрядность регистра определение
Разрядность регистра-определяет колличество разрядов обрабатываемых процессром данных,а также свойства программного обеспечения и команд исполняемых чипом.
Надежда Мирлина 2019-04-29 14:08:38
Разрядность регистров — это длина машинного слова снутри процессора. Разрядность этого вида диктуется вместимостью внутренних ячеек памяти процессора- вместимостью регистров. Когда систематизируют процессор и употребляют термин «разрядность процессора», то подразумевается внутренняя разрядность, так как конкретно разрядность регистров определяет эффективность обработки данных процессором, диктует спектр допустимых значений операндов.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разрядность регистров с плавающей точкой совпадает с разрядностью формата данных длиной в двойное слово. Регистры с плавающей точкой предназначены только для временного хранения данных и результатов арифметических операций с плавающей точкой. [2]
Разрядность регистров процессора , арифметическо-логического блока и основных информационных шин выбрана равной одному байту ( 9 двоичных разрядов) при двухбайтовой физической разрядности оперативной памяти. При таком структурном решении достигается заданный уровень быстродействия процессора при минимальных затратах оборудования. [3]
Разрядность регистров МП соответствует разрядности шины данных, но поскольку разрядность шины адреса равняется 16 разрядам, то РОН можно попарно объединять и их содержимое передавать в регистр адреса. [5]
Разрядность регистра сдвига , подобного показанному, может быть увеличена подключением дополнительных триггеров. [6]
Наращивание разрядности регистров памяти достигается добавлением нужного числа триггеров, тактовые входы которых присоединяют к шине синхронизации. [7]
Количество и разрядность регистров АЛУ в разных моделях ЭВМ Единой системы различны. В ЕС-1020 в основном регистры 8 — и 16-разрядные, в ЕС-1030 — 32-разрядные, в ЕС-1050 — 64-разрядные. Это является одной из причин, обусловливающих различие в способах приема, размещения и оперирования данными в моделях в процессе выполнения операций. [8]
Для возможности сдвигов разрядность регистра RG2 множимого числа увеличена на два. [9]
Таким образом, если разрядность регистров равна т, то вычисление выражения уп завершается после m — кратного сдвига содержимого регистров. [11]
Если общая длина результата превосходит разрядность регистра , то выходящие справа за разрядную сетку десятичные разряды отбрасываются. В большей части машин ори этом предусматривается округление результата. [12]
Здесь можно отметить, что разрядность регистров памяти бывает на один-два разряда больше, чем разрядность индикатора. Чтобы узнать, есть ли скрытые разряды в МК, можно воспользоваться следующим приемом. Если полученный результат будет содержать такие цифры, которые при первоначальном вводе числа тт не были представлены на индикаторе, то МК содержит скрытые разряды в операционном регистре, и их количество равно количеству вновь появившихся цифр. [13]
В соответствии с форматами данных выбирается разрядность регистра . Каждый разряд регистра используется для ввода, вывода и хранения одного разряда двоичного числа. [14]
Итак, разрядность процессора, число и разрядность регистров определяют число его возможных состояний, мерой которых может служить энтропия. Чем больше энтропия, тем большее количество информации может пропустить центральный процессор. [15]
1. Что такое регистры? Каково их назначение?
5. Какие триггеры используются для построения регистров.
6. Нарисуйте схему и опишите принцип работы последовательного регистра.
7. Какие функции может выполнять последовательный регистр?
8. Нарисуйте схему и опишите принцип работы параллельного регистра.
9. Нарисуйте схему и опишите принцип работы параллельно- последовательного регистра.
Лабораторная работа №4 Исследование основных комбинационных устройств: дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и преобразователя кодов на ПЗУ Цель работы. Исследовать устройство и принцип действия дешифратора, демультиплексора, мультиплексора и преобразователя кодов на ПЗУ. Краткая теория. Шифратор (CD — CoDer — кодер) — это устройство, осуществляющее преобразование единичного сигнала на одном из входов (унитарного кода) в двоичный код. Шифратор имеет m входов, пронумерованных десятичными числами (0, 1, 2. m-1) и n выходов, причем 2 n ≥ m. Если 2 n = m, то шифратор называют полным, если 2 n > m – неполным. При подаче сигнала на один из входов приводит к появлению на выходе n- разрядного двоичного кода, соответствующего номеру возбужденного входа. Шифраторы широко применяются в устройствах автоматики, особенно в устройствах ввода/вывода информации. На клавиатуре ввода имеются клавиши с десятичными цифрами, буквенный алфавит, а при нажатии клавиши унитарный код должен преобразоваться в двоичный . Функциональная схема шифратора, преобразующего десятичные цифры в 4-разрядное двоичное число, приведена на рисунке 1,а, а его условное обозначение – на рисунке 1,б. При появлении сигнала логической единицы на одном из десяти входов на четырех выходах шифратора будет присутствовать соответствующее двоичное число. Пусть сигнал логической единицы подан на вход 7. Тогда на выходах логических элементов DD1.1, DD1.2, DD1.3 будут сигналы логических единиц, а на выходе элемента DD1.4 – сигнал логического нуля. Таким образом, на выходах 8, 4, 2, 1 шифратора мы получим двоичное число 0111. Рис. 1
Некоторые из шифраторов снабжаются входом стробирования . Наличие входа стробирования позволяет выделять сигнал в определенный момент времени. Дешифратор (DC — DeCoder — декодер) преобразует двоичный код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Полный дешифратор n-разрядного двоичного числа имеет 2 n выходов. Если число выходов меньше 2 n , то такой дешифратор является неполным. Логическая 1 (при активном высоком уровне на выходе) формируется на том выходе дешифратора, адрес которого соответствует набору двоичных сигналов на входах. Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 2,а. По такой функциональной схеме построена микросхема К155ИД3. Условное обозначение этой микросхемы на принципиальных схемах приведено на рисунке 2,б. Для преобразования сигнала необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических нулей. Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе 15 этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах. Рис. 2 Преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Числа на табло и пультах индицируются, как правило, в десятичном виде. Для этого можно использовать дешифратор совместно с индикатором. На рис. 3,а представлена схема подключения дешифратора
К514ИД1 для управления семисегментным цифровым индикатором АЛС324А на светодиодах с объединенными катодными выводами (они соединены с общим выводом). При высоком потенциале на входе V (активные выходные уровни дешифратора — высокие) ток порядка 5 мА протекает через светодиоды тех сегментов, которые формируют изображение цифры от 0 до 9, двоичный код которой подан на входы микросхемы К514ИД1. При V = 0 на выходах дешифратора устанавливаются низкие уровни, и сегменты гаснут. На рис. 3,б приведено стандартное обозначение сегментов семисегментных индикаторов. Сегменты обозначаются латинскими буквами a, b, c, d, e, f, g, а точка — буквой h.
Рис.3 Мультиплексор (от англ. multiplexer — многократный) это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных входов с выходом. Номер информационного входа, который соединяется с выходом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если между числом информационных входов m и числом адресных входов n действует соотношение m=2 n , то такой мультиплексор называют полным. Если m
Функциональная схема демультиплексора, имеющего четыре выхода, приведена на рисунке 4,в, а его условное обозначение на принципиальных схемах – на рисунке 4,г. Рис. 4 Выполнение работы. Работа выполняется на плате П4 с картами IV-1, IV-2, IV-3. Карта IV-1 (рис. 5) предназначена для исследования дешифратора – демультиплексора на микросхеме К155ИД4. Адресный код задается тумблерами SA1, SA2, SA1 (вверх – 1, вниз – 0). Так как выходы 0, 1,…, 7 инверсные, то при не нажатой кнопке SB2 все светодиоды HL1 – HL8, подключенные к выходам дешифратора, светятся. При нажатии кнопки SB2 погаснет тот светодиод, номер которого совпадает с кодом на адресных входах. Работа микросхемы в режиме демультиплексора исследуется при подаче входной информации на вход V от кнопки SB2. Карта IV-2 (рис. 6) позволяет исследовать преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора на микросхеме типа К155РЕ3. Входной двоичный код чисел задается тумблерами SA4 – SA1. При сигнале с SA5, равном логическому 0, на индикаторе HL1 индицируются десятичные 30
числа. При этом для индикации чисел, больше 9, на индикаторе загорается «десятичная точка» (светодиод h). При сигнале с SA5, равном логической 1, индикатор высвечивает шестнадцатеричные цифры от 0 до F. Рис. 5. Схема к карте IV-1. Рис. 6. Схема к карте IV-2. Карта IV-3 (рис. 7) позволяет исследовать мультиплексор. Адрес, управляющий мультиплексором, заносится в регистр с тумблеров SA3 – SA1 при нажатии кнопки SB3. После этого на один из входов мультилексора подается информационный сигнал с того выхода дешифратора, адрес которого вновь набирается на тумблерах SA3 – SA1. При совпадении адресов дешифратора и мультиплексора загорится светодиод HL1.
Рис.7. Схема к карте IV-3. Задание . 1. Исследовать дешифратор — демультиплексор и заполнить таблицу состояний (табл. 1).
| Таблица 1. | |||||||||||
| Входы | Выходы | ||||||||||
| V | 4 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| SB2 | SA3 | SA2 | SA1 | HL1 | HL2 | HL3 | HL4 | HL5 | HL6 | HL7 | HL8 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | ||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | ||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | ||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | ||||||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | ||||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | ||||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | ||||||||
2. Исследовать преобразователь двоичного кода десятичных и шестнадцатеричных чисел в код семисегментного индикатора и заполнить таблицу состояний (табл. 2). 32
| Входы | Выходы | |||||||||||
| Числа | 4 | 3 | 2 | 1 | a | b | c | d | e | f | g | h |
| SA4 | SA3 | SA2 | SA1 | |||||||||
| 0 | ||||||||||||
| 1 | ||||||||||||
| 2 | ||||||||||||
| 3 | ||||||||||||
| 4 | ||||||||||||
| 5 | ||||||||||||
| 6 | ||||||||||||
| 7 | ||||||||||||
| 8 | ||||||||||||
| 9 | ||||||||||||
| 10 | ||||||||||||
| 11 | ||||||||||||
| 12 | ||||||||||||
| 13 | ||||||||||||
| 14 | ||||||||||||
| 15 | ||||||||||||
| А | ||||||||||||
| B | ||||||||||||
| C | ||||||||||||
| D | ||||||||||||
| E | ||||||||||||
| F | ||||||||||||
3. Исследовать мультиплексор. Записать в регистр код указанный преподавателем и заполнить таблицу состояний (табл. 3).
| Таблица 3. | ||||||||||||
| Входы | Выходы | |||||||||||
| V | 4 | 2 | 1 | Q | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| SB2 | SA3 | SA2 | SA1 | HL1 | HL2 | HL3 | HL4 | HL5 | HL6 | HL7 | HL8 | HL9 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | |||||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | |||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | |||||||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | |||||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | |||||||||
| 0 | 1 | 1 | 1 | |||||||||
Характеристика регистров процессора
Регистры процессора представляют собой по сути ячейки очень быстрой памяти и служат для временного хранения различных кодов: данных, адресов, служебных кодов. Операции с этими кодами выполняются предельно быстро, поэтому, в общем случае, чем больше внутренних регистров, тем лучше. Кроме того, на быстродействие процессора сильно влияет разрядность регистров. Именно разрядность регистров и АЛУ называется внутренней разрядностью процессора, которая может не совпадать с внешней разрядностью.
По отношению к назначению внутренних регистров существует два основных подхода. Первого придерживается, например, компания Intel, которая каждому регистру отводит строго определенную функцию. С одной стороны, это упрощает организацию процессора и уменьшает время выполнения команды, но с другой — снижает гибкость, а иногда и замедляет работу программы. Например, некоторые арифметические операции и обмен с устройствами ввода/вывода проводятся только через один регистр — аккумулятор, в результате чего при выполнении некоторых процедур может потребоваться несколько дополнительных пересылок между регистрами. Второй подход состоит в том, чтобы все (или почти все) регистры сделать равноправными, как , например, в 16-разрядных процессорах Т-11 фирмы DEC. При этом достигается высокая гибкость, но необходимо усложнение структуры процессора. Существуют и промежуточные решения, в частности, в процессоре MC68000 фирмы Motorola половина регистров использовалась для данных, и они были взаимозаменяемы, а другая половина — для адресов, и они также взаимозаменяемы.
В первую группу входят регистры общего назначения. В процессорах 386 и выше имеются восемь 32-битовых регистров общего назначения EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP, и ESP. Процессоры 386 и выше могут обращаться к 16-битовым половинам 32-битовых регистров. При необходимости возможна работа с половинами регистров, поскольку они разделены на старшую и младшую половину, называемые AH и AL, BH и BL и т.д. Такое разделение регистров имеется во всех процессорах. Значительная часть внутренних операций компьютеров производится с использованием регистров общего назначения.
Следующая группа из шести регистров помогает процессору обращаться к памяти. Они называются сегментными регистрами и каждый из них помогает обращаться к области (или сегменту) памяти. В прежних процессорах размер сегментов составлял 64 Кбайт, а в новых процессорах длина сегмента переменная и варьируется от одного байта до 4 Гбайт.
Регистр CS сегмента кода (программы) показывает, в каком месте памяти находится программа. Регистр DS сегмента данных локализует используемые программой данные. Регистр ES дополнительного сегмента дополняет сегмент данных. Регистр SS сегмента стека определяет стек компьютера. В процессорах 386 и выше имеются еще два сегментных регистра: FS и GS, предназначенных для адресации памяти.
Если сегментные регистры обеспечивают доступ к большим блокам памяти, то последняя группа используется совместно с сегментным регистром для локализации в памяти конкретных байтов. Регистр указателя команды IP определяет ту точку, где выполняется программа. Регистры указателя стека SP и указателя базы BP помогают следить за информацией в стеке (стек — это область памяти, где хранится информация о текущих действиях компьютера). Регистры индекса источника SI и индекса получателя DI помогают программам пересылать большие блоки данных из одного места в другое.