寄存器

Posted 2020-09-03 fellow_jing

寄存器

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。

寄存器的工作方式很简单，只有两步：（1）找到相关的位，（2）读取这些位。

内存的工作方式就要复杂得多：

（1）找到数据的指针。（指针可能存放在寄存器内，所以这一步就已经包括寄存器的全部工作了。）

（2）将指针送往内存管理单元（MMU），由MMU将虚拟的内存地址翻译成实际的物理地址。

（3）将物理地址送往内存控制器（memory controller），由内存控制器找出该地址在哪一根内存插槽（bank）上。

（4）确定数据在哪一个内存块（chunk）上，从该块读取数据。

（5）数据先送回内存控制器，再送回CPU，然后开始使用。

内存的工作流程比寄存器多出许多步。每一步都会产生延迟，累积起来就使得内存比寄存器慢得多。

 

通常CPU通过总线与各种外设连接。在控制外设时，CPU可以通过内存映射的方式来控制。

CPU地址引脚(地址总线）并不是所有的都与内存元器件相连的，如果该板上有外设（如一块独立显卡），那么CPU就需要分出一些引脚来与该外设的地址引脚相连，相当于将一部分内存寻址的空间分给了外设，那不相当于CPU分出去地址寻址空间为空？非也，一般的外设为了加快处理速度都有自己的片内RAM（比如说显存，你也知道显存对显卡性能的重要性），分出去的地址空间也就与片内RAM物理连接起来，这样CPU就能像访问内存一样去访问外设的片内RAM，这也就是所谓的内存映射.可参考http://www.cnblogs.com/gary-guo/p/5634426.html

除此之外，也可以通过写CPU的外部寄存器来控制外设。

外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。有些时候我们常把外部寄存器就称为“端口”，这种说法不太严格，但经常这样说。

外部寄存器虽然也用于存放数据，但是它保存的数据具有特殊的用途。某些寄存器中各个位的0、1状态反映了外部设备的工作状态或方式；还有一些寄存器中的各个位可对外部设备进行控制；也有一些端口作为CPU同外部设备交换数据的通路。所以说，端口是CPU和外设间的联系桥梁。CPU对端口的访问也是依据端口的“编号”（地址），这一点又和访问存储器一样。CPU通过外部寄存器控制外设原理上与内存映射都是相同的，那寄存器看成是RAM。