Меню

Что такое арифметико логическое устройство АЛУ



Аккумулятор (регистр процессора)

Аккумулятор (регистр процессора) —- регистр, в котором сохраняются непосредственные результаты выполнения арифметических и логических команд. Альтернативными методами для сохранения результата являются использование регистров общего назначения или оперативной памяти.

Микропроцессор с аккумуляторной архитектурой или 1-операндная машина отличается тем, что даже если в нём несколько регистров, результат большинства операций сохраняется в специальном регистре, который называется «аккумулятор». Это упрощает как реализацию архитектуры, так и сокращает размеры машинного кода. Исторически практически все первые микропроцессоры были аккумуляторными машинами, и сейчас многие популярные однокристальные микроконтроллеры (68HC12, PIC, 8051) — это аккумуляторные машины.

Современные CPU обычно являются 2-х и 3-х операндными машинами — в которых дополнительные операнды указывают между какими из регистров общего назначения осуществляются вычисления.

Процессор может иметь несколько аккумуляторов: в 8051 имеется два, основной A и вторичный B, причем второй используется при операциях умножения и деления.

См. также

Wiki letter w.svg

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Аккумулятор (регистр процессора)» в других словарях:

Регистр процессора — Эта статья включает описание термина «IP»; см. также другие значения. Регистр процессора блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память (СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большой частью недоступен… … Википедия

Аккумулятор (значения) — Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Автомобильный аккумулятор аккумуляторная батарея, используемая на автомобильном… … Википедия

Регистр (вычислительная техника) — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

Регистр (цифровая техника) — У этого термина существуют и другие значения, см. Регистр. 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательное или параллельное … Википедия

Регистр (в вычислит. технике) — 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними … Википедия

Регистр устройства — 4 х разрядный сдвиговый регистр, преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно Регистр последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними … Википедия

Регистры процессора — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

РОН (электроника) — Регистр процессора сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения/регистр данных) или содержащая данные, необходимые для работы процессора … … Википедия

Цифровой сигнальный процессор — (англ. Digital signal processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС) специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени) … Википедия

Арифметическо-логическое устройство — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

Источник

Аккумулятор (регистр процессора)

  • Аккумулятор (регистр процессора) — регистр процессора, в котором сохраняются результаты выполнения арифметических и логических команд. Кроме регистра-аккумулятора результаты работы команд могут сохраняться в регистрах общего назначения или в оперативной памяти.

Микропроцессор с аккумуляторной архитектурой или 1-операндная машина отличается тем, что даже если в нём имеется несколько регистров, результат большинства команд сохраняется в специальном регистре, называемом «аккумулятором». Это упрощает реализацию архитектуры и уменьшает размеры машинного кода. Исторически практически все первые микропроцессоры были аккумуляторными машинами, и в настоящее время многие популярные однокристальные микроконтроллеры (68HC12, PIC, 8051) являются аккумуляторными машинами.

Современные процессоры, обычно, являются 2-х и 3-х операндными машинами, то есть машинами, в которых источники и приёмники данных (регистры, память) указываются с помощью дополнительных операндов команд.

Процессор может иметь несколько аккумуляторов: в процессоре 8051 имеется два, основной A и вторичный B, причём второй используется при операциях умножения и деления.

Буква «A» от «accumulator» сохранилась в названии регистров AX, EAX, RAX.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Не путайте с ECC памятью, хотя регистровые модули всегда используют ECC.Регистровая память (англ. Registered Memory, RDIMM, иногда buffered memory) — вид компьютерной оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером памяти. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале. Регистровая память является более дорогой из-за меньшего объема производства и наличия дополнительных.

Однокристальные микроконтроллеры — функционально законченный МПК (микропроцессорный комплект), реализованный в виде одной СБИС (сверх-БИС). ОМК включает процессор, ОЗУ, ПЗУ, порты ввода-вывода для подключения внешних устройств, модули ввода аналогового сигнала АЦП, таймеры, контроллеры прерывания, контроллеры различных интерфейсов и т. д.

AMP или ASMP (от англ.: Asymmetric multiprocessing, рус.: Асимметричная многопроцессорная обработка или Асимметричное мультипроцессирование) — тип многопроцессорной обработки, который использовался до того, как была создана технология симметричного мультипроцессирования (SMP); также использовался как более дешевая альтернатива в системах, которые поддерживали SMP.

Суперскалярный процессор (англ. superscalar processor) — процессор, поддерживающий так называемый параллелизм на уровне инструкций (то есть, процессор, способный выполнять несколько инструкций одновременно) за счёт включения в состав его вычислительного ядра нескольких одинаковых функциональных узлов (таких как АЛУ, FPU, умножитель (integer multiplier), сдвигающее устройство (integer shifter) и другие устройства). Планирование исполнения потока инструкций осуществляется динамически вычислительным.

Источник

Что такое арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Что такое АЛУ? Арифметико-логическое устройство, одна из составляющих процессора. В статье мы приглашаем вас узнать принципы его действия, историю создания, основные характеристики, выполняемые операции, существующие классификации АЛУ.

Определение понятия

Арифметико-логическое устройство — один из блоков процессора, управляемый УУ (устройством управления). Его предназначение: выполнение логических и арифметических преобразований над данными-операндами (аргументами операции, информацией, обрабатываемой программой). Разрядность операндов в данном случае — размер или длина машинного слова.

Современное многофункциональное АЛУ состоит сегодня из двух частей:

  • Операционное устройство.
  • Устройство управления. Проводит вторичную дешифрацию кодов команды, определяет операцию, выполняемую в арифметико-логическом устройстве.

Набор выполняемых операций

Важно знать, какие операции должно исполнять АЛУ для того, чтобы обладать функциональной полнотой. Как правило, хватает четырех:

  • Обращение к памяти устройства для чтения или записи информации.
  • Декремент/инкремент.
  • Сравнение. Здесь реализуется возможность условного перехода.
  • Остановка функционирования устройства.

Если мы обратимся к первым арифметико-логическим устройствам, то увидим, что количество выполняемых ими операций ограничивалось 16-ю. Современные АЛУ способны выполнять сотни! Кстати, число операций и сегодня является важнейшей характеристикой данных устройств.

Читайте также:  Как пользоваться аккумуляторами для фотоаппаратов

Классификация АЛУ

Мы помним, арифметико-логическое устройство — устройство управления и операционное. Но не все современные и исторические АЛУ одинаковы. Далее мы приведем самые распространенные их классификации.

По способу представления информации:

  • С плавающей запятой.
  • С фиксированной запятой.

По способу действий с операндами:

  • Параллельные. В этом случае операции над всеми разрядами выполняются АЛУ одновременно.
  • Последовательные. В данном случае операции будут выполняться по очереди, последовательно над каждым из разрядов.
  • Параллельно-последовательные. Слово данных здесь делится на слоги. Обработка информации в таком АЛУ (арифметико-логическом устройстве) ведется параллельно над разрядами слога и последовательно над самими слогами.

По применению систем исчисления:

  • Двоичные.
  • Двоично-десятичные.
  • Восьмеричные.
  • Шестнадцатиричные и проч.

По особенностям использования узлов и элементов:

  • Блочные. Для выполнения отдельных арифметических операций в систему арифметико-логического устройства процессора вводят специальные блоки. Последние позволяют вести параллельно процессы обработки информации.
  • Конвейерные. Чем отличаются АЛУ такого типа? Любая операция будет разбиваться на последовательность из микроопераций. Они выполняются за определенные такты (равные временные промежутки) на разных ступенях такого конвейера. Операция над потоком операндов, таким образом, выполняется каждый такт.
  • Многофункциональные. Это универсальные АЛУ, которые способны исполнить множество операций в одном устройстве. Однако здесь требуется настройка на выполнение конкретной операции с помощью ее кода.

По временным характеристикам:

  • Синхронные. В таких арифметико-логических устройствах компьютера каждая операция станет выполняться за один такт.
  • Асинхронные. Соответственно, нетактируемые АЛУ. Обеспечивают высокую степень быстродействия, так как выполняются на комбинационных схемах.

По характеристике устройства управления:

  • Имеющие микропрограммное управление.
  • С жесткой логикой УУ.

Основные функции

Арифметико-логическое устройство является составной частью процессора компьютера. АЛУ будет выполнять следующие функции:

  • Двоичной арифметики для информации в форматах с фиксированной точкой.
  • Двоичной арифметики для информации в форматах с плавающей точкой.
  • Арифметики двоично-десятичного представления сведений.
  • Логические операции (арифметические и логические сдвиги).
  • Пересылка информации.
  • Работа с символьными данными.
  • Работа с графической информацией.

Главные количественные характеристики

Составные части арифметико-логического устройства (ОУ и УУ) определяют количественные характеристики всей системы АЛУ. В частности, это следующее:

  • Время выполнения одной операции.
  • Скорость выполнения операций вообще.
  • Число исполняемых операций.
  • Точность предоставленной информации.

Главные качественные характеристики

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является составной частью процессора. Это определяет его важнейшие качественные характеристики:

  • Структурные особенности системы АЛУ.
  • Методики кодирования данных.
  • Форматы представления информации — с плавающей или фиксированной точкой.

История возникновения

Создателем арифметико-логических устройств считается Джон фон Нейман, разработчик компьютеров ЭНИАК (электронных числовых вычислителей).

Уже в 1945 году им были опубликованы первые научные работы по своему стартовому изобретению — компьютеру EDVAC. В следующем году он уже работал вместе со своими коллегами над созданием такого устройства в Принстонском институте перспективных исследований.

Архитектура этого изобретения («архитектура фон Неймана») в дальнейшем стала базой, прототипом архитектур и большей части последующих компьютеров. В своих работах ученый указывал на наличие устройств, которые, по его мнению, являются обязательными для каждого компьютера. Среди них было упомянуто АЛУ. Фон Нейман считал, что арифметико-логическое устройство необходимо, потому что позволяет выполнять системе математические базовые операции. Как то: сложение и вычитание, умножение и деление.

Внутреннее устройство АЛУ

Мы уже разобрали, что условно АЛУ можно разделить на две части:

  • УУ (микропрограммное устройство). Задает последовательность команд и микрокоманд.
  • ОУ. Здесь реализуется ранее заданная последовательность команд и микрокоманд. Операционные устройства, в свою очередь, разделяются по типу обрабатываемой информации, по способу обработки данных, логической структуре.

При этом условно состав АЛУ также подвергается следующей градации:

  • Регистры. Служат для обработки данных, поступающих как из пассивной, так и из оперативной памяти.
  • Логические команды. Служат для обработки слов по микрокомандам. Последние, естественно, будут поступать из УУ — устройства управления.

Сами микрокоманды делятся на две категории:

  • Поступают от внешнего источника в АЛУ. Вызывают в арифметико-логическом устройстве преобразование информации.
  • Генерируются в самом АЛУ. Оказывают свое влияние на микропрограммное устройство. Тем самым изменяют нормальный, стандартный порядок следования команд.

Функции регистров АЛУ

Чтобы иметь представление о работе АЛУ, нам нужно поближе познакомиться с функциями его регистров:

  • Pr1. Это аккумулятор или аккумуляторы. Считается главным регистром устройства, в котором и образуется результат произведенных вычислений.
  • Pr2, Pr3. Регистры операндов в зависимости от характера исполняемой операции — слагаемого, делителя, сомножителя и проч.
  • Pr4. Это адресный регистр. Он запоминает (в иных случаях формирует) адреса операндов результата.
  • Pr6. Некое количество индексных регистров. Их содержимое будет использоваться для формирования адресов.
  • Pr7. Вспомогательные регистры. По желанию разработчика могут стать аккумуляторами, индексными или вовсе использоваться для сохранения промежуточных результатов вычисления.

Теперь предлагаем вам обратиться к конкретным алгоритмам работы АЛУ.

Операция сложения

Функционально арифметико-логическое устройство будет состоять из Регистра 1, Регистра 2, сумматора и схемы управления.

Теперь распишем арифметическую операцию по тактам:

  1. Значение операнда № 1, участвующего в операции сложения, поступает в Регистр 1 по кодовой шине.
  2. Значение операнда № 2, участвующего в операции сложения, поступает в Регистр 2 по кодовой шине.
  3. Соответственно, по кодовой шине инструкций в схему управления поступает инструкция по выполнению данной операции.
  4. Данные из регистров уходят в сумматор. Далее схема управления уже дает команду на выполнение сложения.
  5. Результат по произведенной операции уходит в Регистр 1.
  6. Результат операции арифметико-логического устройства далее поступает в результирующий блок.

Операция вычитания

Давайте рассмотрим выполнение еще одной простой арифметической операции:

  1. Значение операнда № 1, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 1 по кодовой шине.
  2. Значение операнда № 2, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 2 по кодовой шине.
  3. Инструкция по выполнению данного алгоритма выводится по кодовой шине инструкций к схеме управления.
  4. Происходит переформирование положительного числа в отрицательное схемой управления.
  5. Результат такого преобразования операнда идет далее в сумматор.
  6. Сумматор выполняет сложение данных чисел.
  7. Результат операции поступает в Регистр 1.
  8. Результат операции вычитания отправляется в результирующий блок.

Операции в устройстве

И еще одна тема напоследок. Мы должны помнить, что все операции,выполняемые в АЛУ, — логические. Их можно разделить на следующие категории:

  • Индексной арифметики.
  • Десятичной арифметики.
  • Специальной арифметики.
  • Двоичной арифметики для значений с фиксированной точкой.
  • Двоичной, шестнадцатеричной арифметики для значений с плавающей точкой.
  • Над алфавитно-цифровыми полями.
  • Над логическими кодами.

Арифметико-логическое устройство — основная часть процессора любого компьютера. Было разработано еще в середине прошлого века прославленным фон Нейманом. Призвано исполнять простые арифметические и логические операции в компьютере. Сегодня существует большое количество разновидностей АЛУ, что видно из множества представленных классификаций данных устройств.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Регистр-аккумулятор

Регистр-аккумулятор , обычно называемый просто аккумулятором ( встречается также название накопитель), предназначен для временного хранения операнда или промежуточного результата арифметических и логических операций, производимых АЛУ. При выполнении какой-либо операции с двумя операндами в этом регистре содержится один из используемых операндов, а после выполнения операции — ее результат. Разрядность регистра равна разрядности информационного слова. [1]

Кроме того, устройство содержит еще регистр-аккумулятор ( НОАк), накапливающий результат выполнения операций арифметическо-логическим устройством. Для сокращения числа органов управления информация в ЭВМ вводится в последовательном коде. [3]

Безадресная машина использует стек, одноадресная машина использует регистр-аккумулятор , а оставшиеся две имеют 16 регистров и команды, которые оперируют со всеми комбинациями ячеек памяти и регистров. [4]

При этом, как правило, только этот регистр-аккумулятор может участвовать во всех операциях, только через него может производиться взаимодействие с устройствами ввода / вывода. Например, в процессоре 8086 регистр данных АХ можно считать своеобразным аккумулятором, так как именно он обязательно участвует в командах умножения и деления, а также только через него можно пересылать данные в устройство ввода / вывода и из устройства ввода / вывода. Выделение специального регистра-аккумулятора упрощает структуру процессора и ускоряет пересылки кодов внутри процессора, но в некоторых случаях замедляет работу системы в целом, так как весь поток информации должен пройти через один регистр-аккумулятор. В случае, когда несколько регистров процессора полностью взаимозаменяемы, таких проблем не возникает. [6]

Микропроцессор в основном состоит из таких регистров, как регистр-аккумулятор , регистры общего назначения и регистр команд. В микро — ЭВМ, обрабатывающей слова длиной 8 бит, эти регистры содержат каждый по восемь триггеров, что и создает возможность хранения 8-битных слов. [7]

В состав микропроцессора входят: арифметико-логическое устройство, схема управления и синхронизации, регистр-аккумулятор , сверхоперативное запоминающее устройство, программный счетчик, адресный стек, регистр команд и дешифра-юр м1 ий операции. [8]

В общем случае в состав МП входят: арифметическое и логическое устройства, схема управления и синхронизации, регистр-аккумулятор , оперативное запоминающее устройство ( ОЗУ), программный счетчик, адресный стек, регистр команд и дешифратор кода операций, схема управления памятью и вводом-выводом. [9]

Следующие поля обеспечивают соединение входа ячейки R2 с выходом предыдущей ячейки R1 и выходом АЛУ I, входа ячейки Ml с выходом предыдущей ячейки МО и выходом регистра S, запись переноса в ячейку L и выходного сигнала АЛУ 2 в регистр-аккумулятор . [10]

На рис. 10.2 приведена более подробная структурная схема однокристального МП. Здесь блок внутренних регистров содержит регистры общего назначения и специальные регистры: регистр-аккумулятор , буферный регистр адреса, буферный регистр данных, счетчик команд, регистры команд, стека, признаков. [11]

Обращает на себя внимание ставший стандартным в современной архитектуре ЭВМ прием организации сверхоперативной регистровой памяти в виде блока адресуемых ( короткими адресами) общих регистров, допускающих многоцелевое использование — для хранения операндов, результата операции, в качестве базовых, индексных регистров и указателей стеков. В машинах с коротким словом, вынуждающим прибегать к одноадресным командам, один из общих регистров выделяется в качестве аккумулятора — регистра, в котором находится один из операндов и в который помещается результат операции. Регистр-аккумулятор в явном виде в команде не адресуется — используется подразумеваемая адресация. [12]

Обращает на себя внимание ставший стандартным в современной архитектуре ЭВМ прием организации сверхоперативной регистровой памяти в виде блока адресуемых ( короткими адресами) общих регистров, допускающих многоцелевое использование, — для хранения операндов, результата операции, в качестве базовых, индексных регистров и указателей стеков. В машинах с коротким словом, вынуждающим прибегать к одноадресным командам, один из общих регистров выделяется в качестве аккумулятора — регистра, в котором находится один из операндов и в который помещается результат операции. Регистр-аккумулятор в явном виде в команде не адресуется — используется подразумеваемая адресация. [13]

Регистры-аккумуляторы используются для временного хранения операндов и результатов операций над числами. Кроме того, регистры AGO, AC1, АС2, АСЗ применяются для информационного обмена между ППЗ, с одной стороны, и РОНами микропроцессора или основной памятью, с другой стороны. Каждый регистр-аккумулятор имеет 64 бит, причем в операциях над 32-битовыми числами используются лишь старшие 32 бит аккумулятора. [14]

Схемы всех последующих устройств и блоков рассматривались выше. Арифметико-логическое устройство ( АЛУ) может быть различной сложности, основные операции, выполняемые им, — сложение, вычитание, сдвиг данных на любое число разрядов вправо или влево. С АЛУ выходная информация поступает на регистр-аккумулятор для запоминания, а также для выполнения простых и цикличных сдвигов. [15]

Источник

Аккумулятор (вычислительный) — Accumulator (computing)

В компьютере «S центральный процессор (ЦП), то аккумулятор представляет собой регистр , в котором промежуточные арифметико — логическое устройство , хранятся результаты.

Без регистра, такого как аккумулятор, необходимо было бы записывать результат каждого вычисления (сложение, умножение, сдвиг и т. Д.) В основную память , возможно, только для того, чтобы снова прочитать его для использования в следующей операции.

Доступ к основной памяти медленнее, чем доступ к регистру, например к аккумулятору, потому что технология, используемая для большой основной памяти, медленнее (но дешевле), чем технология, используемая для регистра. Ранние электронно-вычислительные системы часто разделялись на две группы: с аккумуляторами и без них.

Современные компьютерные системы часто имеют несколько регистров общего назначения, которые могут работать как аккумуляторы, и этот термин уже не так распространен, как раньше. Однако для упрощения конструкции в ряде специализированных процессоров по-прежнему используется один аккумулятор.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Основная концепция
  • 2 Аккумуляторные машины
  • 3 История компьютерного аккумулятора
  • 4 Известные компьютеры на базе аккумуляторов
  • 5 ссылки

Основная концепция

Математические операции часто выполняются поэтапно, с использованием результатов одной операции в качестве входных данных для следующей. Например, расчет еженедельной заработной платы рабочего вручную может выглядеть примерно так:

  1. посмотреть количество отработанных часов в табеле рабочего времени сотрудника
  2. найдите ставку заработной платы для этого сотрудника из таблицы
  3. умножьте часы на ставку заработной платы, чтобы получить базовую еженедельную оплату
  4. умножьте свою базовую заработную плату на фиксированный процент для учета подоходного налога
  5. вычтите это число из своей базовой заработной платы, чтобы получать еженедельную зарплату после уплаты налогов.
  6. умножьте этот результат на другой фиксированный процент, чтобы учесть пенсионные планы
  7. вычтите это число из основной заработной платы, чтобы получить еженедельную зарплату после всех удержаний.

Компьютерная программа, выполняющая ту же задачу, будет следовать той же базовой последовательности операций, хотя все значения, которые будут искать, будут храниться в памяти компьютера. В ранних компьютерах количество часов, вероятно, было бы записано на перфокарте, а ставка заработной платы — в какой-либо другой форме памяти, например, на магнитном барабане . После завершения умножения результат нужно куда-то поместить. На «драм-машине» это, скорее всего, вернется к барабану — операция, которая требует значительного времени. А затем следующая операция должна прочитать это значение обратно, что вносит еще одну значительную задержку.

Накопители значительно улучшают производительность в таких системах, предоставляя область блокнота, где результаты одной операции могут быть переданы следующей операции с небольшим или нулевым снижением производительности. В приведенном выше примере базовая еженедельная оплата будет рассчитана и помещена в накопитель, который затем может быть немедленно использован при расчете подоходного налога. Это удаляет одну операцию сохранения и одну операцию чтения из последовательности, операции, которые обычно занимали в десятки или сотни раз больше времени, чем само умножение.

Аккумуляторные машины

Аккумулятор машин , которая также называется 1-операнд машин , или процессор с аккумулятором на основе архитектуры , является своим родом CPU , где, хотя она может иметь несколько регистров, ЦПУ основном хранит результаты вычислений в одном специальном регистре, как правило , называют «аккумулятор». Почти все ранние компьютеры были аккумуляторными машинами, и только высокопроизводительные « суперкомпьютеры » имели несколько регистров. Затем, когда системы мэйнфреймов уступили место микрокомпьютерам , снова стали популярны аккумуляторные архитектуры, ярким примером которых является MOS 6502 . Многие 8-битные микроконтроллеры , которые все еще популярны с 2014 года, такие как PICmicro и 8051 , являются машинами на основе аккумуляторов.

Современные процессоры обычно представляют собой машины с двумя или тремя операндами. Дополнительные операнды указывают, какой из многих регистров общего назначения (также называемых «накопителями общего назначения») используется в качестве источника и назначения для вычислений. Эти процессоры не считаются «аккумуляторными машинами».

Характеристика, которая отличает один регистр как аккумулятор архитектуры компьютера, состоит в том, что аккумулятор (если бы архитектура имел его) использовался бы как неявный операнд для арифметических инструкций . Например, у ЦП может быть такая инструкция: которая добавляет значение, считанное из адреса памяти, к значению в аккумуляторе, помещая результат обратно в аккумулятор. Аккумулятор не идентифицируется в инструкции номером регистра; это подразумевается в инструкции, и никакой другой регистр не может быть указан в инструкции. Некоторые архитектуры используют конкретный регистр в качестве аккумулятора в некоторых инструкциях, но другие инструкции используют номера регистров для явной спецификации операндов. ADD memaddress

История компьютерного аккумулятора

Любую систему, которая использует одну «память» для хранения результатов нескольких операций, можно рассматривать как аккумулятор. J. Преспер Экертом относится к даже самые ранние добавляющие машины из Готфрида Лейбница и Блез Паскаль в качестве систем на основе аккумуляторных. Перси Ладгейт был первым, кто придумал множитель-накопитель (MAC) в своей Аналитической машине 1909 года.

Историческое соглашение посвящает регистр «аккумулятору», «арифметическому органу», который буквально накапливает свой номер во время последовательности арифметических операций:

«Первая часть нашего арифметического органа . должна быть параллельным органом хранения, который может получать число и добавлять его к уже имеющемуся, который также может очищать свое содержимое и который может хранить то, что он содержит. Мы будем назовем такой орган аккумулятором. Он вполне обычен в принципе в прошлых и настоящих вычислительных машинах самых разных типов, например настольных умножителях, стандартных счетчиках IBM, более современных релейных машинах, ENIAC »(Goldstine and von Neumann, 1946; p. 98 в Bell and Newell 1971).

Вот лишь некоторые из инструкций, например (в некоторой современной интерпретации):

  • Очистить аккумулятор и добавить число из ячейки памяти X
  • Очистить аккумулятор и вычесть число из ячейки памяти X
  • Добавить число, скопированное из ячейки памяти X, в содержимое аккумулятора
  • Вычтите число, скопированное из ячейки памяти X, из содержимого аккумулятора.
  • Очистить аккумулятор и сдвинуть содержимое регистра в аккумулятор

Не существует соглашения относительно имен для операций от регистров к аккумулятору и от аккумулятора к регистрам. Традиция (например, гипотетический компьютер MIX Дональда Кнута (1973) ), например, использует две инструкции, называемые « загрузка аккумулятора из регистра / памяти (например,« LDA r ») и сохранение аккумулятора в регистре / памяти (например,« STA r »). Модель Кнута также имеет много других инструкций.

Известные компьютеры на базе аккумуляторов

Конфигурация ENIAC 1945 года имела 20 аккумуляторов, которые могли работать параллельно. Каждый мог хранить восьмизначное десятичное число и прибавлять к нему (или вычитать из него) полученное число. Большинство ранних бинарных «научных» компьютеров IBM , начиная с вакуумной лампы IBM 701 в 1952 году, использовали один 36-битный аккумулятор вместе с отдельным регистром умножителя / частного для обработки операций с более длинными результатами. У IBM 650 , десятичной машины, был один десятизначный распределитель и два десятизначных аккумулятора; IBM 7070 , более позднее, транзисторный десятичный машин имел три аккумуляторов. Системы IBM / 360 и Digital Equipment Corporation «s PDP-6 , были 16 регистров общего назначения, хотя PDP-6 и его преемник, PDP-10 , называют их аккумуляторы.

12-битный PDP-8 был одним из первых миникомпьютеров, в которых использовались аккумуляторы, и вдохновил многие более поздние машины. У PDP-8 был только один аккумулятор. В HP 2100 и Data General Nova было 2 и 4 аккумулятора. Nova была создана, когда это продолжение PDP-8 было отклонено в пользу того, что впоследствии стало PDP-11 . Nova предоставила четыре аккумулятора, AC0-AC3, хотя AC2 и AC3 также можно было использовать для получения адресов смещения, стремясь к более универсальному использованию регистров. PDP-11 имел 8 регистров общего назначения, аналогично System / 360 и PDP-10; большинство более поздних машин CISC и RISC предоставляли несколько регистров общего назначения.

Ранние 4-битные и 8-битные микропроцессоры, такие как 4004 , 8008 и многие другие, обычно имели одиночные аккумуляторы. 8051 микроконтроллер имеет два, первичный аккумулятор и вторичный аккумулятор, где второй используется только тогда , когда инструкции умножения (MUL AB) или деления (DIV AB); первый разделяет 16-битный результат между двумя 8-битными аккумуляторами, тогда как последний сохраняет частное на первичном аккумуляторе A, а остаток во вторичном аккумуляторе B. Как прямой потомок 8008, 8080 и 8086 , современные повсеместно распространенные процессоры Intel x86 по- прежнему используют первичный аккумулятор EAX и вторичный аккумулятор EDX для умножения и деления больших чисел. Например, MUL ECX умножит 32-битные регистры ECX и EAX и разделит 64-битный результат между EAX и EDX. Однако MUL и DIV — особые случаи; другие арифметико-логические инструкции (ADD, SUB, CMP, AND, OR, XOR, TEST) могут определять любой из восьми регистров EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI в качестве аккумулятора (т.е. левый операнд и назначения). Это также поддерживается для умножения, если верхняя половина результата не требуется. Таким образом, x86 — это довольно общая архитектура регистров, несмотря на то, что она основана на модели аккумулятора. 64-битное расширение x86, x86-64 , было дополнительно обобщено до 16 вместо 8 общих регистров.

Источник