Типичная структура микропроцессора
Рисунок 2.1. Типичная структура микропроцессора
Из этих регистров программисту доступны только счетчик команд и слово состояния процессора, да и то не всегда. (Под доступностью программисту в данном случае мы подразумеваем возможность указывать регистры в качестве явных и неявных операндов команд).
Регистры, доступные программисту для хранения данных, называются регистрами общего назначения (Рисунок 2.2). Кроме них, процессор обычно имеет множество других регистров. Некоторые из них интересны только проектировщикам аппаратуры, с другими — например, регистрами диспетчера памяти — мы еще встретимся в следующих главах.
Для доступа к регистрам процессору не нужно занимать внешнюю шину Данных, да и цикл доступа к регистру обычно очень короток и совпадает с циклом работы АЛУ. Следовательно, чем больше у процессора регистров, тем быстрее он может работать с оперативными данными. В те времена, когда компьютеры были большими, стремление к увеличению количества регистров упиралось в стоимостные и электротехнические ограничения. У компьютеров первых поколений для реализации регистров использовались отдельные транзисторы или микросхемы малой степени интеграции, Поэтому они стоили гораздо дороже (в расчете на один бит памяти), потребляли гораздо больше энергии и рассеивали гораздо больше тепла, чем ферритовая память. Переход на современные кристаллы высокой интеграции изменил положение, но не принципиально: триггеры, которые используются для реализации регистров, по перечисленным параметрам всегда хуже, чем исполненное по той же технологии динамическое ОЗУ. Поэтому компьютеры первых поколений обычно имели лишь несколько регистров, а мини- и микрокомпьютеры 70-х и начала 80-х прошлого века — не более нескольких десятков.
