Přidání poznámek z POT o registrech

KIV POT/01. Registry.md

@@ -0,0 +1,111 @@
+# Registry
+
+**Terminologie**
+- **procesor** (CPU) = řadič + ALU
+- **mikroprocesor** = procesor vyrobený monolitickou technologií na 1 čipu
+	- mikroprocesor není schopen samostatně fungovat – k činnosti potřebuje paměť, periferní obvody, ...
+- **mikrokontrolér** = mikropočítač s pamětí a se speciálními periferiemi a dalšími obvody vyrobený na 1 čipu
+
+**Registr**
+- slouží v počítači jako dočasná paměť pro uložení určité hodnoty
+- sestaven z klopných obvodů (v každém obvodu 1 bit)
+
+### Architektura počítače
+
+- dvě základní koncepce:
+
+**Von Neumannova** (Princetonská) **architektura**
+- společný adresní prostor (paměť) pro data i kód programu
+- výhody
+	- poměr velikostí kód/data lze měnit podle okamžité potřeby
+	- procesor má přístup do kódové paměti i pro zápis
+- nevýhody
+	- procesor nemůže současně číst kód i data (omezení rychlosti)
+
+**Hardwardská architektura**
+- data a kód programu jsou v oddělených adresních prostorech
+- výhody
+	- možnost číst současně data i kód programu (vyšší rychlost)
+	- šířka slova kódové paměti může být optimalizovaná
+- nevýhody
+	- poměr velikostí datové a kódové paměti je pro daný případ pevný
+	- někdy komplikovanější zavádění a ladění programu
+
+**Kombinace obou architektur**
+- často se používá Von Neumannova architektura se samostatnou datovou a kódovou cache
+
+### Programátorsky zajímavé vlastnosti procesoru
+
+- základní uspořádání (architekturu) procesoru popisuje tzv. ISA (Instruction Set Architecture)
+	- registrová sada procesoru
+	- instrukční soubor
+	- adresní prostory (paměti a IO)
+- rozlišují se 2 základní typy
+
+**Akumulátorově orientovaná ISA**
+- instrukční soubor orientován na použití akumulátoru
+	- akumulátor (ACC) - speciální registr pro uložení operandů
+	- typická operace:
+		- $\text{ACC} \leftarrow \text{ACC} \times \text{operand}$
+		- `operand` může být v univerzálních registrech nebo v paměti
+	- obvykle malý počet univerzálních registrů
++ registrová sada procesoru (Intel IA-32)
+	- 4 ks. univerzálních registrů 32 bitů (EAX = akumulátor)
+	- 4 ks. bázových a indexových registrů
+	- 6 ks. segmentových registrů
+	- IP (PC) a příznakový registr
+	- 8 ks. FP registrů 80 bitů
+	- 8 ks. SIMD registrů 128 bitů
+	- 8 ks. MMX registrů 64 bitů
+
+**Registrově orientovaná ISA**
+- instrukční soubor orientován na použití registrů
+- typická operace:
+	- $\text{Registr3} \leftarrow \text{Registr1} \times \text{Registr2}$
+	- nelze přímo použít operandy v paměti
+		- je nutno je prvně uložit do registrů
+- obvykle velký počet registrů (typicky 16 - 32)
++ registrová sada procesoru (V850)
+	- 32 ks. 32bitových registrů pro operandy interger (r0 ... r31)
+	- všechny operace jsou typu $\text{registr} \leftrightarrow \text{registr}$
+		- s pamětí pracují pouze instrukce Load a Store
+
+- registrová sada procesoru (MSP430)
+	- 16 ks. 16/20bitových registrů pro operandy interger (R0 ... R15)
+	- některé registry mají funkci
+		- PC (Program Counter), SP (Stack Pointer), SR (Status Register)
++ registrová sada procesoru H8S
+	+ **RxL**, **RxH** - 8bitové registry
+	- **Rx**, **Ex** - 16bitové registry
+	- **ERx** - 32bitové registry
+	- **EXR** - řídicí registr
+	- **CCR** - příznakový registr
+	- **PC** - programový čítač (24 bitů)
+	- **MAC** - Multiply Accumulate
+	- **ER7** slouží implicitně jako **SP**
+
+### Použití registrů
+
+**Registr PC**
+- Program Counter
+- při provádění určité instrukce obsahuje adresu následující instrukce
+- mění se při čtení instrukcí z paměti nebo při provedením skoku
+
+**Registr CCR**
+- Condition Code Register
+- obsahuje soubor příznaků pro větvení programu
+- nastavuje se automaticky podle výsledku operace
+- používá se k větvení programu
+
+**Registr SP**
+- Stack Pointer
+- ukazatel na vrchol zásobníku
+
+**Registr EXR**
+- Extended Control Register
+- pro řízení přerušení a trasování
+
+**Jednoduchý program**
+- sečtení dvou čísel v paměti, uložení výsledku do paměti
+- H8S neumí pracovat s operandy v paměti, operandy se musí uložit do registrů
+- výsledek operace sčítání je v registru, musí se uložit do paměti