寄存器的功能是存儲(chǔ)二進(jìn)制代碼，它是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，故存放n位二進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成。?
按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類(lèi)。基本寄存器只能并行送入數(shù)據(jù)，也只能并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，或串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣。
基本含義
寄存器，是集成電路中非常重要的一種存儲(chǔ)單元，通常由觸發(fā)器組成。在集成電路設(shè)計(jì)中，寄存器可分為電路內(nèi)部使用的寄存器和充當(dāng)內(nèi)外部接口的寄存器這兩類(lèi)。內(nèi)部寄存器不能被外部電路或軟件訪問(wèn)，只是為內(nèi)部電路的實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能或滿足電路的時(shí)序要求。而接口寄存器可以同時(shí)被內(nèi)部電路和外部電路或軟件訪問(wèn)，CPU中的寄存器就是其中一種，作為軟硬件的接口，為廣泛的通用編程用戶所熟知。
在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，寄存器是CPU內(nèi)部的元件，包括通用寄存器、專用寄存器和控制寄存器。寄存器擁有非常高的讀寫(xiě)速度，所以在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送非常快。
寄存器是內(nèi)存階層中的最頂端，也是系統(tǒng)獲得操作資料的最快速途徑。寄存器通常都是以他們可以保存的位元數(shù)量來(lái)估量，
舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)“8位元寄存器”或“32位元寄存器”。寄存器都以寄存器檔案的方式來(lái)實(shí)作，但是他們也可能使用單獨(dú)的正反器、高速的核心內(nèi)存、薄膜內(nèi)存以及在數(shù)種機(jī)器上的其他方式來(lái)實(shí)作出來(lái)。
寄存器通常都用來(lái)意指由一個(gè)指令之輸出或輸入可以直接索引到的暫存器群組。更適當(dāng)?shù)氖欠Q他們?yōu)椤凹軜?gòu)寄存器”。
例如，x86指令集定義八個(gè)32位元寄存器的集合，但一個(gè)實(shí)際x86指令集的CPU可以包含比八個(gè)更多的寄存器
基本概念
寄存器最起碼具備以下4種功能。
①清除數(shù)碼：將寄存器里的原有數(shù)碼清除。?
②接收數(shù)碼：在接收脈沖作用下，將外輸入數(shù)碼存入寄存器中。?
③存儲(chǔ)數(shù)碼：在沒(méi)有新的寫(xiě)入脈沖來(lái)之前，寄存器能保存原有數(shù)碼不變。?
④輸出數(shù)碼：在輸出脈沖作用下，才通過(guò)電路輸出數(shù)碼。?
具有以上功能的寄存器稱為數(shù)碼寄存器；有的寄存器還具有移位功能，稱為移位寄存器。?
寄存器有串行和并行兩種數(shù)碼存取方式。將n位二進(jìn)制數(shù)一次存入寄存器或從寄存器中讀出的方式稱為并行方式。將n位二進(jìn)制數(shù)以每次1位，分成n次存入寄存器并從寄存器讀出，這種方式稱為串行方式。并行方式只需一個(gè)時(shí)鐘脈沖就可以完成數(shù)據(jù)操作，工作速度快，但需要n根輸入和輸出數(shù)據(jù)線。串行方式要使用幾個(gè)時(shí)鐘脈沖完成輸入或輸出操作，工作速度慢，但只需要一根輸入或輸出數(shù)據(jù)線，傳輸線少，適用于遠(yuǎn)距離傳輸。
結(jié)構(gòu)
在數(shù)字電路中，用來(lái)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路稱為寄存器。寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位二進(jìn)制代碼，存放門(mén)位二進(jìn)制代碼的寄存器需用逐個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成。?
對(duì)寄存器中的觸發(fā)器只要求它們具有置1，置0的功能即可，因而無(wú)論是用電平觸發(fā)的觸發(fā)器，還是用脈沖觸發(fā)或邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器，都可以組成寄存器。?
由電平觸發(fā)的動(dòng)作特點(diǎn)可知，在CLK高電平期間，Q端的狀態(tài)跟隨D端狀態(tài)的改變而改變；CLK變成低電平以后，Q端將保持CLK變?yōu)榈碗娖綍r(shí)刻D端的狀態(tài)。?
74HC175則是用CMOS邊沿觸發(fā)器組成的4位寄存器，根據(jù)邊沿觸發(fā)的動(dòng)作特點(diǎn)可知，觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)僅僅取決于CLK上升沿到達(dá)時(shí)刻D端的狀態(tài)。可見(jiàn)，雖然74LS75和74HC175都是4位寄存器，但由于采用了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的觸發(fā)器，所以動(dòng)作特點(diǎn)是不同的。?
為了增加使用的靈活性，在有些寄存器電路中還附加了一些控制電路，使寄存器又增添了異步置零、輸出三態(tài)控制和保持等功能。這里所說(shuō)的保持，是指CLK信號(hào)到達(dá)時(shí)觸發(fā)器不隨D端的輸入信號(hào)而改變狀態(tài)，保持原來(lái)的狀態(tài)不變。?
上面介紹的兩個(gè)寄存器電路中，接收數(shù)據(jù)時(shí)所有各位代碼都是同時(shí)輸入的，而且觸發(fā)器中的數(shù)據(jù)是并行地出現(xiàn)在輸出端的，因此將這種輸入、輸出方式稱為并行輸入、并行輸出方式。
類(lèi)型
1.通用寄存器組
通用寄存器組包括AX、BX、CX、DX4個(gè)16位寄存器，用以存放16位數(shù)據(jù)或地址。也可用作8位寄存器。用作8位寄存器時(shí)分別記為AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。只能存放8位數(shù)據(jù)，不能存放地址。它們分別是AX、BX、CX、DX的高八位和低八位。若AX=1234H，則AH=12H，AL=34H。通用寄存器通用性強(qiáng)，對(duì)任何指令，它們具有相同的功能。為了縮短指令代碼的長(zhǎng)度，在8086中，某些通用寄存器用作專門(mén)用途。例如，串指令中必須用CX寄存器作為計(jì)數(shù)寄存器，存放串的長(zhǎng)度，這樣在串操作指令中不必給定CX的寄存器號(hào)，縮短了串操作指令代碼的長(zhǎng)度。下面一一介紹：
AX(AH、AL)：累加器。有些指令約定以AX(或AL)為源或目的寄存器。輸入/輸出指令必須通過(guò)AX或AL實(shí)現(xiàn)，例如：端口地址為43H的內(nèi)容輸入CPU的指令為INAL，43H或INAX，43H。目的操作數(shù)只能是AL/AX，而不能是其他的寄存器。?
BX(BH、BL)：基址寄存器。BX可用作間接尋址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL可用作8位通用內(nèi)存資料寄存器。?
CX(CH、CL)：計(jì)數(shù)寄存器。CX在循環(huán)和串操作中充當(dāng)計(jì)數(shù)器，指令執(zhí)行后CX內(nèi)容自動(dòng)修改，因此稱為計(jì)數(shù)寄存器。?
DX(DH、DL)：數(shù)據(jù)寄存器。除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作輔助累加器。?
2.指針和變址寄存器
BP( Base Pointer regilter)：基址指針寄存器。?
SP( Stack Pointer Register)：堆棧指針寄存器。?
SI( Source Index register)：源變址寄存器。?
DI( Destination Index Register)：目的變址寄存器。?
這組寄存器存放的內(nèi)容是某一段內(nèi)地址偏移量，用來(lái)形成操作數(shù)地址，主要在堆棧操作和變址運(yùn)算中使用。BP和SP寄存器稱為指針寄存器，與SS聯(lián)用，為訪問(wèn)現(xiàn)行堆棧段提供方便。通常BP寄存器在間接尋址中使用，操作數(shù)在堆棧段中，由SS段寄存器與BP組合形成操作數(shù)地址即BP中存放現(xiàn)行堆棧段中一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的“基址”的偏移量，所以稱BP寄存器為基址指針。?
SP寄存器在堆棧操作中使用，PUSH和POP指令是從SP寄存器得到現(xiàn)行堆棧段的段內(nèi)地址偏移量，所以稱SP寄存器為堆棧指針，SP始終指向棧頂。?
寄存器SI和DI稱為變址寄存器，通常與DS一起使用，為訪問(wèn)現(xiàn)行數(shù)據(jù)段提供段內(nèi)地址偏移量。在串指令中，其中源操作數(shù)的偏移量存放在SⅠ中，目的操作數(shù)的偏移量存放在DI中，SI和DI的作用不能互換，否則傳送地址相反。在串指令中，SI、DI均為隱含尋址，此時(shí)，SI和DS聯(lián)用，Dl和ES聯(lián)用。?
3.段寄存器
8086/8088CPU可直接尋址1MB的存儲(chǔ)器空間，直接尋址需要20位地址碼，而所有內(nèi)部寄存器都是16位的，只能直接尋址6KB，因此采用分段技術(shù)來(lái)解決。將1MB的存儲(chǔ)空間分成若干邏輯段，每段最長(zhǎng)64KB，這些邏輯段在整個(gè)存儲(chǔ)空間中可浮動(dòng)。?
8086/8088CPU內(nèi)部設(shè)置了4個(gè)16位段寄存器，它們分別是代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存器ES、由它們給出相應(yīng)邏輯段的首地址，稱為“段基址”。段基址與段內(nèi)偏移地址組合形成20位物理地址，段內(nèi)偏移地址可以存放在寄存器中，也可以存放在存儲(chǔ)器中。?
例如：代碼段寄存器CS存放當(dāng)前代碼段基地址，IP指令指針寄存器存放了下一條要執(zhí)行指令的段內(nèi)偏移地址，其中CS=2000H，IP=001AH。通過(guò)組合，形成20位存儲(chǔ)單元的尋址地址為2001AH。?
代碼段內(nèi)存放可執(zhí)行的指令代碼，數(shù)據(jù)段和附加段內(nèi)存放操作的數(shù)據(jù)，通常操作數(shù)在現(xiàn)行數(shù)據(jù)段中，而在串指令中，目的操作數(shù)指明必須在現(xiàn)行附加段中。堆棧段開(kāi)辟為程序執(zhí)行中所要用的堆棧區(qū)，采用先進(jìn)后出的方式訪問(wèn)它。各個(gè)段寄存器指明了一個(gè)規(guī)定的現(xiàn)行段，各段寄存器不可互換使用。程序較小時(shí)，代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段可放在一個(gè)段內(nèi)，即包含在64KB之內(nèi)，而當(dāng)程序或數(shù)據(jù)量較大時(shí)，超過(guò)了64KB，那么可以定義多個(gè)代碼段或數(shù)據(jù)段、堆棧段、附加段。現(xiàn)行段由段寄存器指明段地址，使用中可以修改段寄存器內(nèi)容，指向其他段。有時(shí)為了明確起見(jiàn)，可在指令前加上段超越的前綴，以指定操作數(shù)所在段。?
4.指令指針寄存器IP
8086/8088CPU中設(shè)置了一個(gè)16位指令指針寄存器IP，用來(lái)存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址。程序運(yùn)行中，它由BIU自動(dòng)修改，使IP始終指向下一條將要執(zhí)行的指令的地址，因此它是用來(lái)控制指令序列的執(zhí)行流程的，是一個(gè)重要的寄存器。8086程序不能直接訪問(wèn)IP，但可以通過(guò)某些指令修改IP的內(nèi)容。例如，當(dāng)遇到中斷指令或調(diào)用子程序指令時(shí)，8086自動(dòng)調(diào)整IP的內(nèi)容，將IP中下一條將要執(zhí)行的指令地址偏移量入棧保護(hù)，待中斷程序執(zhí)行完畢或子程序返回時(shí)，可將保護(hù)的內(nèi)容從堆棧中彈出到IP，使主程序繼續(xù)運(yùn)行。在跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則將新的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址送入IP，改變它的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了程序的轉(zhuǎn)移。?
5.標(biāo)志寄存器FR
標(biāo)志寄存器FR也稱程序狀態(tài)字寄存器。?
FR是16位寄存器，其中有9位有效位用來(lái)存放狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志共6位，CF、PF、AF、ZF、SF和OF，用于寄存程序運(yùn)行的狀態(tài)信息，這些標(biāo)志往往用作后續(xù)指令判斷的依據(jù)。控制標(biāo)志有3位，IF、DF和TF，用于控制CPU的操作，是人為設(shè)置的。
工作原理
在計(jì)算機(jī)及其他計(jì)算系統(tǒng)中，寄存器是一種非常重要的、必不可少的數(shù)字電路課件，它通常由觸發(fā)器（D觸發(fā)器）組成，主要作用是用來(lái)暫時(shí)存放數(shù)碼或指令。一個(gè)觸發(fā)器可以存放一位二進(jìn)制代碼，若要存放N位二進(jìn)制數(shù)碼，則需用N個(gè)觸發(fā)器。?
寄存器應(yīng)具有接收數(shù)據(jù)、存放數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的功能，它由觸發(fā)器和門(mén)電路組成。只有得到“存入脈沖”（又稱“存入指令”、“寫(xiě)入指令”）時(shí)，寄存器才能接收數(shù)據(jù)；在得到“讀出”指令時(shí)，寄存器才將數(shù)據(jù)輸出。?
寄存器存放數(shù)碼的方式有并行和串行兩種。并行方式是數(shù)碼從各對(duì)應(yīng)位輸入端同時(shí)輸入到寄存器中；串行方式是數(shù)碼從一個(gè)輸入端逐位輸入到寄存器中。?
寄存器讀出數(shù)碼的方式也有并行和串行兩種。在并行方式中，被讀出的數(shù)碼同時(shí)出現(xiàn)在各位的輸出端上；在串行方式中，被讀出的數(shù)碼在一個(gè)輸出端逐位出現(xiàn)。?
存放代碼條件
(1)代碼要存得進(jìn)；
(2)代碼要記得住；
(3)代碼要取得出。?
寄存器是由具有存儲(chǔ)功能的觸發(fā)器組合起來(lái)構(gòu)成的。一個(gè)觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1位2進(jìn)制代碼，存放n位2進(jìn)制代碼的寄存器，需用n個(gè)觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成。對(duì)寄存器中的觸發(fā)器只要求它具有置1、置0的功能即可，因而無(wú)論用何種類(lèi)型的觸發(fā)器都可組成寄存器。?
按照功能的不同，寄存器可分為基本寄存器和移位寄存器兩大類(lèi)。基本寄存器只能并行送入數(shù)據(jù)，需要時(shí)也只能并行輸出。
組織
ARM微處理器共有37個(gè)32位寄存器，其中31個(gè)為通用寄存器，6個(gè)為狀態(tài)寄存器。但是這些寄存器不能被同時(shí)訪問(wèn)，具體哪些寄存器是可編程訪問(wèn)的，取決于微處理器的工作狀態(tài)及具體的運(yùn)行模式。但在任何時(shí)候，通用寄存器R14~R0、程序計(jì)數(shù)器PC、一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)寄存器都是可訪問(wèn)的。?
ARM9處理器共有37個(gè)32位長(zhǎng)的寄存器，這些寄存器包括：
(1) RO～R12：均為32位通用寄存器，用于數(shù)據(jù)操作。但是注意：絕大多數(shù)16位Thumb指令只能訪問(wèn)R0～R7，而32位Thumb -2指令可以訪問(wèn)所有寄存器。?
(2)堆棧指針：堆棧指針的最低兩位永遠(yuǎn)是O，這意味著堆棧總是4字節(jié)對(duì)齊的。?
(3)鏈接寄存器：當(dāng)呼叫一個(gè)子程序時(shí)，由R14存儲(chǔ)返回地址。?
(4)程序計(jì)數(shù)器：指向當(dāng)前的程序地址，如果修改它的值，就能改變程序的執(zhí)行流。?
(5)6個(gè)狀態(tài)寄存器（1個(gè)CPSR、5個(gè)SPSR），用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。?
Cortex-A8處理器有40個(gè)32位長(zhǎng)的寄存器，多了監(jiān)控模式下的寄存器，如RO～R12、R15、CPSR通用，R13_ mon、R14_mon、SPSR_mon三個(gè)專用寄存器。?
尋址
寄存器尋址就是利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù)，這種尋址方式是各類(lèi)微處理器經(jīng)常采用的一種方式，也是一種執(zhí)行效率較高的尋址方式。?
寄存器尋址是指操作數(shù)存放在CPU內(nèi)部的寄存器中，指令中給出操作數(shù)所在的寄存器名。寄存器操作數(shù)可以是8位寄存器AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL，也可以是16位寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI等。因?yàn)榧拇嫫鲗ぶ凡恍枰ㄟ^(guò)總線操作訪問(wèn)存儲(chǔ)器，所以指令執(zhí)行速度比較快。?
寄存器尋址( Register Addressing)是以通用寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)的尋址方式，在該尋址方式下，操作數(shù)存放在寄存器中。寄存器尋址方式的尋址對(duì)象為：A，B，DPTR，RO~R7。其中，B僅在乘除法指令中為寄存器尋址，在其他指令中為直接尋址。A可以按寄存器尋址又可以直接尋址，直接尋址時(shí)寫(xiě)成ACC。
參考資料 >