指令寄存器与数据寄存器
计算机组成原理简单题
1.简述数字计算机的分类数字计算机分为专用计算机和通用计算机，通用计算机又可分为超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机等。
2.简述指令和数据在内存中均以二进制信息方式存储，计算机如何区分它们？从时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。
从空间上讲，从内存读出指令流向指令寄存器，从内存读出数据流向通用寄存器。
3.简述CPU的主要功能1）指令控制：程序的顺序控制2）操作控制：CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
3）时间控制：对各种操作实施时间上的控制4）数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理4.指令周期、机器周期、时钟周期三者之间的关系如何？指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，CPU周期也称为机器周期，而一个CPU周期又包括若干个时钟周期。
5.CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。
1）指令寄存器IR；用来保存当前正在执行的一条指令。
2）程序计数器PC：用来确定下一条指令的地址。
3）地址寄存器AR：用来保存当前CPU所访问的内存单元地址。
4）缓冲寄存器DR：a.作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
b.补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。
c.单累加器结构的运算器中，还可兼作操作数寄存器。
5）通用寄存器AC：当运算器的算术逻辑运算单元ALU执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。
除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器和程序运行状态。
6.简述计算机的层次结构计算机系统由硬件系统和软件系统两部分所构成，而如果按照功能再细分，可分为七层，分别是数字逻辑层、微体系结构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层和高级语言层。
微机原理 寄存器
微机原理寄存器寄存器是微机中的重要组成部分，它是一种内部存储器件，用于存储指令、数据和地址等信息。
寄存器的种类繁多，功能各异，但总的来说，它们可以分为通用寄存器、专用寄存器和状态寄存器等几种。
通用寄存器是微机中最基本的寄存器，用于存储指令执行时需要的临时数据。
在x86架构的微处理器中，通用寄存器一般包括AX（累加器）、BX（基址寄存器）、CX（计数寄存器）、DX（数据寄存器）、SI（源变址寄存器）、DI（目的变址寄存器）、SP（堆栈指针寄存器）、BP（基址指针寄存器）等。
这些寄存器的作用各有不同，但它们都是用来存储临时数据的。
除了通用寄存器之外，微机中还有一些专用寄存器，用于存储特定类型的数据。
比如指令寄存器（IR）用于存储当前正在执行的指令，程序计数器（PC）用于存储下一条将要执行的指令的地址，栈指针寄存器（SP）用于存储当前堆栈的栈顶地址，标志寄存器（FLAGS）用于存储指令执行后的状态信息等等。
这些专用寄存器在微机的操作过程中起着非常重要的作用，没有它们，微机的正常运行将无法进行。
此外，还有一些状态寄存器，用于存储一些标志位以及控制信号。
比如零标志位（ZF）用于存储上一条指令执行的结果是否为零，进位标志位（CF）用于存储一个进位的信号，控制位（C）用于存储某些操作的控制信息等等。
这些状态寄存器的作用在于，它们可以帮助微机完成一些特定的操作，比如比较两个数的大小、进行条件跳转等等。
总的来说，寄存器是微机中非常重要的部件，它们直接参与了微机的指令执行过程，负责存储和处理各种数据和控制信息。
没有寄存器，微机将无法正常工作。
因此，寄存器的设计和优化对于微机的性能具有非常重要的意义。
在现代微机中，通用寄存器的数量和位宽都在不断增加，专用寄存器和状态寄存器的功能也在不断扩展，以满足日益复杂的应用需求。
因此，寄存器的研究和应用对于微机技术的发展具有深远的意义。
寄存器(register)
寄存器Scope of register:寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。
寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。
寄存器是中央处理器内的组成部份。
寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。
在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。
在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。
1、寄存器- 特点及原理寄存器又分为内部寄存器与外部寄存器，所谓内部寄存器，其实也是一些小的存储单元，也能存储数据。
但同存储器相比，寄存器又有自己独有的特点：①寄存器位于CPU内部，数量很少，仅十四个；②寄存器所能存储的数据不一定是8bit，有一些寄存器可以存储16bit数据，对于386/486处理器中的一些寄存器则能存储32bit数据；③每个内部寄存器都有一个名字，而没有类似存储器的地址编号。
寄存器的功能十分重要，CPU对存储器中的数据进行处理时，往往先把数据取到内部寄存器中，而后再作处理。
外部寄存器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的寄存器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。
有些时候我们常把外部寄存器就称为“端口”，这种说法不太严格，但经常这样说。
外部寄存器虽然也用于存放数据，但是它保存的数据具有特殊的用途。
某些寄存器中各个位的0、1状态反映了外部设备的工作状态或方式；还有一些寄存器中的各个位可对外部设备进行控制；也有一些端口作为CPU同外部设备交换数据的通路。
所以说，端口是CPU和外设间的联系桥梁。
CPU对端口（Ports）的访问也是依据端口的“编号”（地址），这一点又和访问存储器一样。
计算机寄存器分类简介
计算机寄存器分类简介:32位CPU所含有的寄存器有：4个数据寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)2个变址和指针寄存器(ESI和EDI) 2个指针寄存器(ESP和EBP)6个段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)1个指令指针寄存器(EIP) 1个标志寄存器(EFlags)1、数据寄存器数据寄存器主要用来保存操作数和运算结果等信息，从而节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。
32位CPU有4个32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX和EDX。
对低16位数据的存取，不会影响高16位的数据。
这些低16位寄存器分别命名为：AX、BX、CX和DX，它和先前的CPU中的寄存器相一致。
4个16位寄存器又可分割成8个独立的8位寄存器(AX：AH-AL、BX：BH-BL、CX：CH-CL、DX：DH-DL)，每个寄存器都有自己的名称，可独立存取。
程序员可利用数据寄存器的这种“可分可合”的特性，灵活地处理字/字节的信息。
寄存器EAX通常称为累加器(Accumulator)，用累加器进行的操作可能需要更少时间。
可用于乘、除、输入/输出等操作，使用频率很高；寄存器EBX称为基地址寄存器(Base Register)。
它可作为存储器指针来使用；寄存器ECX称为计数寄存器(Count Register)。
在循环和字符串操作时，要用它来控制循环次数；在位操作中，当移多位时，要用CL来指明移位的位数；寄存器EDX称为数据寄存器(Data Register)。
在进行乘、除运算时，它可作为默认的操作数参与运算，也可用于存放I/O的端口地址。
在16位CPU中，AX、BX、CX和DX不能作为基址和变址寄存器来存放存储单元的地址，在32位CPU中，其32位寄存器EAX、EBX、ECX和EDX不仅可传送数据、暂存数据保存算术逻辑运算结果，而且也可作为指针寄存器，所以，这些32位寄存器更具有通用性。
2、变址寄存器32位CPU有2个32位通用寄存器ESI和EDI。
汇编语言寄存器详解
汇编语言寄存器详解汇编语言是一种底层程序设计语言，与高级语言相比，汇编语言更接近于计算机硬件层面。
在汇编语言中，寄存器是一种非常重要的概念，它们用于存储数据和指令，以及进行计算和操作。
在本文中，我们将详细介绍汇编语言中常用的寄存器及其作用。
1. 通用寄存器通用寄存器是汇编语言中最基本的寄存器，它们可以用于存储数据、指针和地址等信息。
在x86架构中，通用寄存器有8个，分别为：AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP和SP。
其中，AX，BX，CX和DX是16位寄存器，也就是说它们可以存储16位的数据。
SI和DI是用于存储指针和地址的寄存器，BP和SP 则是用于存储栈指针的寄存器。
2. 段寄存器在汇编语言中，除了通用寄存器以外，还有一种特殊的寄存器，叫做段寄存器。
段寄存器用于存储内存中某个段的起始地址，它们可以帮助程序员在内存中定位某个数据或指令。
在x86架构中，有4个段寄存器，分别为：CS，DS，SS和ES。
其中，CS用于存储代码段的地址，DS用于存储数据段的地址，SS用于存储堆栈段的地址，ES则可以用作附加段寄存器。
3. 标志寄存器标志寄存器是一种特殊的寄存器，它们用于存储程序运行中的各种状态信息。
在x86架构中，有一个标志寄存器，叫做FLAGS寄存器，它包含了各种标志位，用于表示程序运行中的各种状态信息。
其中，比较常用的标志位有：ZF（零标志位），CF（进位标志位），OF（溢出标志位）等。
这些标志位可以帮助程序员判断程序运行中的各种状态，从而进行相应的处理。
总的来说，寄存器是汇编语言中非常重要的概念，程序员需要熟练掌握各种寄存器的作用和用法，才能够编写出高效、正确的汇编程序。
微机原理寄存器
寄存器寄存器是中央处理器内的组成部份。
寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。
在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。
在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。
寄存器是内存阶层中的最顶端，也是系统获得操作资料的最快速途径。
寄存器通常都是以他们可以保存的位元数量来估量，举例来说，一个“8 位元寄存器”或“32 位元寄存器”。
寄存器现在都以寄存器档案的方式来实作，但是他们也可能使用单独的正反器、高速的核心内存、薄膜内存以及在数种机器上的其他方式来实作出来。
寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。
更适当的是称他们为“架构寄存器”。
例如，x86 指令及定义八个 32 位元寄存器的集合，但一个实作 x86 指令集的 CPU 可以包含比八个更多的寄存器。
寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。
[编辑本段]寄存器用途1.可将寄存器内的数据执行算术及逻辑运算；2.存于寄存器内的地址可用来指向内存的某个位置，即寻址；3.可以用来读写数据到电脑的周边设备。
[编辑本段]数据寄存器8086 有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为(1)通用寄存器、(2)指令指针、(3)标志寄存器和(4)段寄存器等4类。
(1)通用寄存器有8个, 又可以分成2组,一组是数据寄存器(4个),另一组是指针寄存器及变址寄存器(4个).数据寄存器分为:AH&AL＝AX(accumulator)：累加寄存器，常用于运算;在乘除等指令中指定用来存放操作数,另外,所有的I/O指令都使用这一寄存器与外界设备传送数据.BH&BL＝BX(base)：基址寄存器，常用于地址索引；CH&CL＝CX(count)：计数寄存器，常用于计数；常用于保存计算值,如在移位指令,循环(loop)和串处理指令中用作隐含的计数器.DH&DL＝DX(data)：数据寄存器，常用于数据传递。
微型计算机原理与应用三
3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于 提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻 址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分 为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄 存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指 令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于 寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存 放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行 控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、 指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄 存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务 是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备 之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时， 从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队； 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统 中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大 容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址 存储器中的字节 0 1
接 口 CPU 数 据 线 控 制 线 地 址 线 高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01
单片机中寄存器的作用
单片机中寄存器的作用
单片机中寄存器的作用
单片机中的寄存器是一种独立的储存单元,用来存放指令、数据和程序计数器等信息，是程序运行的重要部件和总线的重要环节。
1. 指令寄存器：指令寄存器用来存放当前要执行的指令。
由指令寄存器将指令发到指令译码器，以使得微处理器知道当前应执行何种操作。
2. 数据寄存器：数据寄存器是一种可以允许数据存储的寄存器，微处理器可以从储存器中读取数据，也可以将数据存入储存器中。
3. 状态寄存器：状态寄存器用来控制微处理器的工作状态，如时钟的频率，中断的使能，输入/输出端口的设置等。
4. 程序计数器：程序计数器是一个特殊的指令寄存器，它用来对当前执行的指令地址进行记录，以便下一条指令的执行，这样可以起到跳转到指令的执行位置。
5. 累加器：它是一种“存取暂存器”，即在某个操作期间它可以用来存放数据，也可以用来处理计算时所需要的数据。
通过以上几种寄存器的联动，实现了单片机在硬件层面的功能实现。
在给定指令和功能的前提下，单片机可以实现较为复杂的控制操作。
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注意
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（11）读数据 AC值为DDRAM地址指针，则认为接口部分数据输出寄存器的数据为 DDRAM内AC所指单元的字符代码；如果AC值为CGRAM地址指针，则认为 接口部分数据输出寄存器的数据为CDRAM内AC所指单元的字模数据。
15
单片机在写数据操作之前要做两项工作：其一是设置或确认地址计
4
（2）RS：寄存器选择控制线，RS=0，
写入时，写入指令寄存器；读取时，读 取忙碌标志及地址计数器的内容。
RS=1用于读写数据寄存器。
（3）R/W：LCD读写控制线，R/W=0 时，LCD执行写入的动作，R/W=1时则
做读取的动作。
（4）EN：使能信号，高电平动作。 （5）Vo：亮度调整电压输入控制引脚， 当输入0V时字符显示最亮。
（3）地址计数器：LCD模块显示的每一个字符位置都
会有一个地址，地址计数器记录了这个地址，在数据写 入或读取的动作完成后，AC的值会递减或递增1，可以 在LCD初始化时设定。
字符型LCD的应用与控制
五、控制方式
7
通过CPU来控制LCD模块，
LCD模块其内部可以看成有两
组寄存器，一个为指令寄存器， 一个为数据寄存器，由RS引脚
1
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
该指令将7位的DDRAM地址写入地址指针计数器AC内，随后单片机
对DDRAM进行读/写操作。
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（9）读“忙”标志和地址指针
14
RS=0
（10）写数据DDRAM地址指针，写入的数据是字符代码并送入DDRAM内AC所指的单 元中；AC=CGRAM的地址指针，写入的数据是自定义字符的字模数据并送入 CGRAM内AC所指的单元中。 单片机在写数据操作之前要做两项工作：其一是设置或确认地 址计数器AC值的属性及数值，以保证所写数据能够正确到位； 其二是设置或确认输入方式，以保证写入数据时AC值的修改方 式符合要求。
来控制。
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（1）清屏（Clear Display）。 0 0 0 0 0 0 0 1
8
代码：0lH，该指令完成下列功能：
将空码（20H）写入DDRAM的全部80个单元内。 将地址指针计数器AC清零，光标或闪烁归home位。 设置输入方式参数I/D=l，即地址指针AC为自动加l输入方式。
七、操作流程图
16
（3）提供各种控制命令，如清除显示器、字符闪烁、光标闪
烁、显示移位等多种功能。 （4）显示用数据RAM共有80个字节。
（5）字符产生器ROM（CGROM）有160个5×7点阵字形。
（6）字符产生器RAM（CGRAM）可由用户自行定义8个 5×7的点阵字形。
字符型LCD的应用与控制
二、引脚说明
（1）D0～D7：双向的数据总线。
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（7）CGRAM地址设置（Set CGRAM Address） 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0
13
该指令将6位的CGRAM地址写入地址指针计数器AC内，随后单片机 对CGRAM进行读/写操作。 （8）DDRAM地址设置（Set DDRAM Address）
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令 D 画面显示状态位。当D=1时为开显示，D=0时为关显 示。注意关显示仅是画面不出现，而 DDRAM 内容不变。 （4）显示状态设置（ Display on/off Control ） 这与清屏指令截然不同。 C 光标显示状态位。当C=1时为光标显示，C=0时为光 0 0 0 0 1 D C B 标消失。光标的位置由地址指针计数器AC确定，并随其 变动而移动。当AC值超出了画面的显示范围，光标将会 随之消失。 代码：08H～0FH，该指令有3个状态位D、C、B控制着画面、 B 闪烁显示状态位。当B=l时为闪烁启用，B=0时为闪 光标及闪烁的开与关。 烁禁止。闪烁频率在控制器工作频率为250kHz时为 2.4Hz。闪烁位置同光标一样受地址指针计数器AC的控 制。
（2）归home位（Return Home）
0 0 0 0 0 0 1 0
代码：02H，该指令将地址指针计数器AC清零。执行该指令的效果有：将光 标或闪烁位返回到显示屏的左上第一字符上，即DDRAM地址00H单元位置 。
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（3）输入方式设置（Enter Mode Set） 0 0 0 0 0 1 I/D S
字符型LCD的应用与控制
三、LCD内部的内存
5
（1）CGROM：CGROM内存储着192个5×7点阵的字形，这些字形
均已固定。
（2）DDRAM：DDRAM内用来存储写入LCD内部的字符，DDRAM 的地址分布从00H～67H，分别代表LCD的各列位置。
（3）CGRAM：此区域只有64字节，可将用户将自行设计的字形写
注意 数器AC值的属性及数值，以保证所写数据能够正确到位；其二是设 置或确认输入方式，以保证写入数据时AC值的修改方式符合要求。
（12）操作流程图（Diagram）
根据HD44780U的接口特性，单片机对其操作有两种形式：一种为8位数据总 线形式，另一种为4位数据总线形式。
字符型LCD的应用与控制
入LCD中，一个字的大小为5×7点阵，共可以存储8个字形，其显示码 为00H～07H 。
字符型LCD的应用与控制
四、LCD内部寄存器
6
（1）指令寄存器与数据寄存器：指令寄存器和数据寄 存器都是8位的寄存器，IR寄存器用来储存指令代码或
地址；DR寄存器则是作为写入存储器。
（2）忙碌标志：当LCD模块内部处于忙碌状态，不能 接收或处理外部信号时，这个标志就会被设定为1，当 BF=0时，才可以对LCD模块进行控制。
9
画面滚动方式在单片机读DDRAM数据或读/写 代码： 提示 04H～07H，该指令的功能在于设置了显示字符的输入方式 ： CGRAM时无效，在单片机读DDRAM数据或在读/
写为减 CGRAM 数据时，建议将S置0。 I/D=0，AC 1计数器，光标左移一个字符位。 I/D=1，AC为增1计数器，光标右移一个字符位。 S=0，禁止滚动。 S=1，允许滚动。 S=1且I/D=0，显示画面向右滚动一个字符位。 S=1且I/D=1，显示画面向左滚动一个字符位。
R/L=0，向左滚动。
字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（6）工作方式设置（Function Set） 0 0 1 DL N F 0 0
12
该指令设置控制器的工作方式： DL设置控制器与单片机的接口形式。 DL=l时设置数据总线为8位长度，即D7～D0有效。 DL=0时设置数据总线为4位长度，即D7～D4有效。 N设置显示的字符行数。 该指令可以说是字符形液 N=0为一行字符行。 晶显示控制器的初始化设 N=1为两行字符行。 置指令，也是唯一的软件 F设置显示字符的字体。 复位指令。 F=0为5×7点阵字符体。 F=1为5×10点阵字符体。
MCU-51单片机
字符型LCD的 应用与控制
字符型LCD的应用与控制
一、LCD的特性 二、引脚说明
2
三、LCD内部的内存
四、LCD内部寄存器 五、控制方式 六、控制命令分析 七、操作流程图
字符型LCD的应用与控制
一、LCD的特性
3
（1）+5 V供电，亮度可调整。 （2）内藏振荡电路，系统内含重置电路。
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字符型LCD的应用与控制
六、控制命令分析
控制命令
（5）光标或画面滚动（Cursor or Display Shift） 0 0 0 1 S/C R/L 0 0
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执行该指令将产生画面或光标向左或向右滚动一个字符位。 该指令有两个参数位： S/C滚动对象的选择。 S/C=1，画面滚动。 S/C=0，光标滚动。 R/L滚动方向的选择。 R/L=1，向右滚动。