Реги́стр проце́ссора — поле заданной длины во внутрипроцессорной сверхбыстрой оперативной памяти (СОЗУ). Используется самим процессором, может быть как доступным, так и не доступным программно. Например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, обращение к которому программист прописать не может.
Программно недоступные регистры Программно недоступные регистры — любые процессорные регистры, к которым невозможно так или иначе обратиться из выполняемой программы. Пример таких регистров — уже упомянутый регистр команд.
Программно доступные регистры Программно доступные регистры есть те, к которым возможно так или иначе обратиться из выполняемой программы. Практически каждый такой регистр обозначается своим именем-идентификатором на уровне языка ассемблера и соответствующим числовым кодом-идентификатором на уровне машинного языка. По уровню доступности программно доступные регистры неодинаковы и практически делятся на две большие подгруппы: системные регистры — любые регистры, программно доступные только системным программам (например, ядру операционной системы), имеющим достаточный для этого уровень системных привилегий/прав. В терминах многих машинных систем такой уровень привилегий часто называется «уровнем/режимом ядра» или «режимом супервизора». Для всех прочих программ — работающих в «режиме пользователя» — эти регистры недоступны. Примеры таких регистров: управляющие регистры и теневые регистры дескрипторов сегментов. регистры общего назначения (РОН) — регистры, доступные любым программам. В частности, регистры, используемые без ограничения в арифметических и логических операциях, но имеющие определённые аппаратные ограничения (например, в строковых РОН). Эти регистры не характерны для эпохи мейнфреймов типа IBM/370 и стали популярными в микропроцессорах архитектуры X86 — Intel 8085, Intel 8086 и последующих.
Специальные регистрыIntel 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual. Volume 1: Basic Architecture. 3.4 BASIC PROGRAM EXECUTION REGISTERS содержат данные, необходимые для работы процессора — смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д.
Часть специальных регистров принадлежит устройству управления, которое управляет процессором путём генерации последовательности микрокоманд.
Доступ к значениям, хранящимся в регистрах, осуществляется непосредственно на тактовой частоте процессора и, как правило, в несколько раз быстрее, чем доступ к полям в оперативной памяти (даже если кеш-память содержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит суммарный объём процессорных регистров, суммарная «ёмкость» регистров общего назначения/данных для x86-процессоров (например, Intel 80386 и более новых) 8 регистров по 4 байта = 32 байта (В x86-64-процессорах — 16 по 8 байт = 128 байт и некоторое количество векторных регистров).
Некоторые примеры
В таблице показано количество регистров общего назначения в нескольких распространённых архитектурах микропроцессоров. Стоит отметить, что в некоторых архитектурах использование отдельных регистров может быть осложнено. Так, в SPARC и MIPS регистр номер 0 не сохраняет информацию и всегда считывается как 0, а в процессорах x86 с регистром ESP (указатель на стек) могут работать лишь некоторые команды. Архитектура Целочисленных регистров FP- регистров Примечания x86-32 8 8 x86-64 16 16 IBM System/360 16 4 z/Architecture 16 16 Itanium 128 128 SPARC 31 32 Регистр 0 (глобальный) всегда занулён IBM Cell 4~16 1~4 IBM POWER 32 32 Power Architecture 32 32 Alpha 32 32 6502 3 0 W65C816S 5 0 PIC 1 0 AVR 32 0 ARM 32-bit 16 различное ARM 64-bit 31 32 MIPS 31 32 Регистр 0 всегда занулён RISC-V 31 32 Дополнительно есть регистр 0, который всегда возвращает ноль Эльбрус 2000 256 совмещены с целочисленными 32 двухразрядных регистра, 256 = 32 глобальных регистра + 224 регистра стека процедур
Примечания
Категория:Архитектура компьютеров Категория:Программирование x86 Категория:Обработка команд