T Регистровая архитектура

В машинах данного типа процессор включает в себя массив регистров (регистровый файл), известных как регистры общего назначения (РОН), Эти регистры, в каком-то смысле, можно рассматривать как явно управляемый кэш для хранения недавно использовавшихся данных.

Размер регистров обычно фиксирован и совпадает с размером машинного слова, К любому регистру можно обратиться, указав его номер. Количество регистров общего назначения в архитектурах типа CISC обычно невелико (от 8 до 32), и для представления номера конкретного регистра необходимо не более пяти разрядов, благодаря чему в адресной части команд обработки допустимо одновременно указать номера двух, а зачастую и трех регистров (двух регистров операндов и регистра результата).

RISC-архитектура предполагает использование существенно большего числа регистров общего назначения (до нескольких сотен), однако типичная для таких ЭВМ длина команды (обычно 32 разряда) позволяет определить в команде до трех регистров.

Регистровая архитектура допускает расположение операндов в одной из двух запоминающих сред: основной памяти или регистрах. С учетом возможного размещения операндов в рамках регистровых архитектуры системы команд выделяют три подвида команд обработки:

· регистр-регистр; Операнды могут находиться только в регистрах. В них же засылается и результат. Является основным в вычислительных машинах типа RISC.

· регистр-память; Один из операндов размещается в регистре, а второй в основной памяти. Результат обычно замешает один из операндов. Команды типа «регистр-память» характерны для CISC-машин.

· память-память. Оба операнда хранятся в основной памяти. Результат заносится в память. Вариант считается неэффективным, хотя и остается в наиболее сложных моделях машин класса CISC.

Архитектура ЭВМ на основе регистровой архитектуры системы команд

 

Операции загрузки регистров из памяти и сохранения содержимого регистров в памяти идентичны таким же операциям с аккумулятором. Отличие состоит в этапе выбора нужного регистра, обеспечиваемого соответствующими селекторами.

Выполнение операции в АЛУ включает в себя:

· выбор регистра первого операнда;

· определение расположения второго операнда (память или регистр);

· подачу на вход АЛУ операндов и выполнение операции;

· выбор регистра результата и занесение в него результата операции из АЛУ.

Обратим внимание на то, что между АЛУ и регистровым файлом должны быть по крайней мере три шины, рисунок.

К достоинствам регистровых архитектур системы команд следует отнести: компактность получаемого кода, высокую скорость вычислений за счет замены обращений к основной памяти на обращения к быстрым регистрам. С другой стороны, данная архитектура требует более длинных инструкций по сравнению с аккумуляторной архитектурой.