寄存器的工作原理

　　寄存器是CPU內(nèi)部用來存放數(shù)據(jù)的一些小型存儲區(qū)域，用來暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。其實(shí)寄存器就是一種常用的時(shí)序邏輯電路，但這種時(shí)序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發(fā)器構(gòu)成的，因?yàn)橐粋€(gè)鎖存器或觸發(fā)器能存儲1位二進(jìn)制數(shù)，所以由N個(gè)鎖存器或觸發(fā)器可以構(gòu)成N位寄存器。寄存器是中央處理器內(nèi)的組成部分。寄存器是有限存儲容量的高速存儲部件，它們可用來暫存指令、數(shù)據(jù)和位址。

　　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速度，所以在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送非常快。

　　Cortex-M4總共有18個(gè)寄存器，相比傳統(tǒng)ARM（如ARM7/ARM9/Cortex-A系列）的38個(gè)寄存器已減少很多，減少了內(nèi)核核心面積(Die-size)。

　　寄存器

　　對于編譯器非常友好易用，例如：包含靈活的寄存器配置，任意寄存器之間可實(shí)現(xiàn)單周期乘法，任意寄存器可以作為數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)或數(shù)組的指針。此外，Cortex-M4還包含4個(gè)特殊功能寄存器PRIMASK、FAUI。TMASK、BASEPRI和CONTROL。

　　寄存器又分為內(nèi)部寄存器與外部寄存器，所謂內(nèi)部寄存器，其實(shí)也是一些小的存儲單元，也能存儲數(shù)據(jù)。但同存儲器相比，寄存器又有自己獨(dú)有的特點(diǎn)：

　　① 寄存器位于CPU內(nèi)部，數(shù)量很少，僅十四個(gè)；

　　② 寄存器所能存儲的數(shù)據(jù)不一定是8bit，有一些寄存器可以存儲16bit數(shù)據(jù)，對于386/486處理器中的一些寄存器則能存儲32bit數(shù)據(jù)；

　　③ 每個(gè)內(nèi)部寄存器都有一個(gè)名字，而沒有類似存儲器的地址編號。

　　寄存器的功能十分重要，CPU對存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，往往先把數(shù)據(jù)取到內(nèi)部寄存器中，而后再作處理。關(guān)于各個(gè)寄存器的具體問題后面會深入討論。

　　外部寄存器是計(jì)算機(jī)中其它一些部件上用于暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它與CPU之間通過"端口"交換數(shù)據(jù)，所以外部寄存器具有寄存器和內(nèi)存儲器雙重特點(diǎn)。有些時(shí)候我們常把外部寄存器就稱為"端口"，這種說法不太嚴(yán)格，但經(jīng)常這樣說。

　　外部寄存器雖然也用于存放數(shù)據(jù)，但是它保存的數(shù)據(jù)具有特殊的用途。某些寄存器中各個(gè)位的0、1狀態(tài)反映了外部設(shè)備的工作狀態(tài)或方式；還有一些寄存器中的各個(gè)位可對外部設(shè)備進(jìn)行控制；也有一些端口作為CPU同外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)的通路。所以說，端口是CPU和外設(shè)間的聯(lián)系橋梁。

　　CPU對端口的訪問也是依據(jù)端口的"編號"（地址），這一點(diǎn)又和訪問存儲器一樣。不過考慮到機(jī)器所聯(lián)接的外設(shè)數(shù)量并不多，所以在設(shè)計(jì)機(jī)器的時(shí)候僅安排了1024個(gè)端口地址，端口地址范圍為0--3FFH。