Информатика и информационные технологии

В программах на языке Ассемблера регистры используются очень интенсивно. Большинство регистров имеют определенное функциональное назначение.

Помимо перечисленных выше регистров, фирмы-разработчики процессоров внедряют в программную модель дополнительные регистры, предназначенные для оптимизации определенных классов вычислений. Так, в семействе процессоров Pentium Pro (MMX) корпорации Intel было внедрено MMX расширение от Intel. Оно включает в себя 8 (MM0-MM7) 64-битных регистров и позволяет производить целочисленные операции над парами нескольких новых типов данных:

1) восемь упакованных байт;

2) четыре упакованных слова;

3) два двойных слова;

4) учетверенное слово;

Другими словами, одной инструкцией MMX расширения программист может, например, сложить между собой два двойных слова. Физически никаких новых регистров добавлено не было. MM0-MM7 это мантиссы (младшие 64 бита) стека 80 битных FPU (floating point unit – сопроцессор) регистров.

Кроме того, на данный момент существуют следующие расширения программной модели – 3DNOW! от AMD; SSE, SSE2, SSE3, SSE4. Последние 4 расширения поддерживаются как процессорами фирмы AMD, так и процессорами корпорации Intel.

39. Пользовательские регистры

Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся:

1) восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться программистами для хранения данных и адресов (их еще называют регистрами общего назначения (РОН)):

– eax/ax/ah/al;

– ebx/bx/bh/bl;

– edx/dx/dh/dl;

– ecx/cx/ch/cl;

– ebp/bp;

– esi/si;

– edi/di;

– esp/sp.

2) шесть регистров сегментов:

– cs;

– ds;

– ss;

– es;

– fs;

– gs;

3) регистры состояния и управления:

– регистр флагов eflags/flags;

– регистр указателя команды eip/ip.

На следующем рисунке показаны основные регистры микропроцессора:

Регистры общего назначения

40. Регистры общего назначения

Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим «младшим» частям. Использовать для самостоятельной адресации можно только младшие 16– и 8-битные части этих регистров. Старшие 16 бит этих регистров как самостоятельные объекты недоступны.

Перечислим регистры, относящиеся к группе регистров общего назначения. Так как эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:

1) eax/ax/ah/al (Accumulator register) – аккумулятор. Применяется для хранения промежуточных данных. В некоторых командах использование этого регистра обязательно;

2) ebx/bx/bh/bl (Base register) – базовый регистр. Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти;

3) ecx/cx/ch/cl (Count register) – регистр-счетчик. Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия. Его использование зачастую неявно и скрыто в алгоритме работы соответствующей команды.

К примеру, команда организации цикла loop, кроме передачи управления команде, находящейся по некоторому адресу, анализирует и уменьшает на единицу значение регистра ecx/cx;

4) edx/dx/dh/dl (Data register) – регистр данных.

Так же, как и регистр eax/ax/ah/al, он хранит промежуточные данные. В некоторых командах его использование обязательно; для некоторых команд это происходит неявно.

Следующие два регистра используются для поддержки так называемых цепочечных операций, т. е. операций, производящих последовательную обработку цепочек элементов, каждый из которых может иметь длину 32, 16 или 8 бит:

1) esi/si (Source Index register) – индекс источника. Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес элемента в цепочке-источнике;

2) edi/di (Destination Index register) – индекс приемника (получателя). Этот регистр в цепочечных операциях содержит текущий адрес в цепочке-приемнике.

В архитектуре микропроцессора на программно-аппаратном уровне поддерживается такая структура данных, как стек. Для работы со стеком в системе команд микропроцессора есть специальные команды, а в программной модели микропроцессора для этого существуют специальные регистры:

1) esp/sp (Stack Pointer register) – регистр указателя стека. Содержит указатель вершины стека в текущем сегменте стека.

2) ebp/bp (Base Pointer register) – регистр указателя базы кадра стека. Предназначен для организации произвольного доступа к данным внутри стека.

Использование жесткого закрепления регистров для некоторых команд позволяет более компактно кодировать их машинное представление. Знание этих особенностей позволит при необходимости хотя бы на несколько байт сэкономить память, занимаемую кодом программы.

41. Сегментные регистры

В программной модели микропроцессора имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs.