第三章 寄存器.pdf

第三章CPU寄存器和高速缓冲存储器 TMS320VC33 的CPU寄存器共28个，它们的特点是： （1）有一个专门的名称； （2 ）不占用16M的存储空间； （3 ）译码时，每一个寄存器都有一个特定的机器代码； （4 ）可以通过乘法器和ALU （算术逻辑单元）进行操 作； （5 ）可以当作32位的通用寄存器使用。 （1）扩展精度寄存器（R0—R7） 寄存器R0－R7称为扩展精度寄存器，这些寄存器的字长为40位，所以可支持 40位的浮点数操作，但也支持32位整型数的操作。 当对浮点数操作时，任何浮点数的操作指令均使用这些寄存器的39－0位。图 3.1给出了扩展精度寄存器中40位浮点数的存储格式所示，其中39－32位用来存 储浮点数的指数e （exponent ），30－0位用来存储浮点数的分数f(fraction)尾 数，第31位是符号位s （sign ），符号位和分数合起来称为尾数m。 图3.1 扩展精度寄存器浮点格式 当对整数运算，扩展精度寄存器只作为32位的寄存器，该整数（有符号或无符 号）存放在31－0位。采用有符号或无符号整数进行操作的任何指令仅使用31－0 位，39－32位保持不变，这对于所有的移位操作也是适用的。 图3.2 扩展精度寄存器整数格式 （2 ）辅助寄存器（AR0—AR7 ） 寄存器AR0 －AR7称为辅助寄存器（Auxiliary Register ，AR ），这8 个辅助寄存器的字长为32位，可通过CPU进行存取，其内容由两个辅助寄 存器算术单元（ARAU ）修改。辅助寄存器的主要功能是产生24位的地 址，尤其是在间接寻址、循环寻址和位翻转寻址指令中有着重要的用途， 可极大地简化程序的结构，提高相关、卷积、FIR、IIR以及FFT的运算效 率，便于对大量数据的顺序存取进行地址的调整。当然，这8个辅助寄存 器也可作为通用寄存器使用。 （3 ）数据页指针（DP） 数据页指针DP （DataPointer）是一个32位的寄存器。 TMS320VC33把16M存储空间分为256页，每页64K字节，这256个页码 用数据页指针寄存器的低8位（即7－0位）表示。通过LDP指令对该寄存 器赋值。在间接寻址模式中，DP的低8位用作被寻址的数据页的地址指 针。数据页指针寄存器的31－8位被用户保留且总保持为零。 （4 ）索引寄存器（IR0，IR1） 32位的索引寄存器IR0和IR1 （Index Register）的主要用途是给出地址 偏移量，多与辅助寄存器配合使用，在间接寻址、循环寻址、位翻转寻址 中给出地址的偏移量。当然，IR0和IR1也可用作通用寄存器。 （5）块规模寄存器（BK） 32位的块规模寄存器BK （Block Size Register）的主要用途是给定数 据块的大小，即给定循环寻址和位翻转寻址的存储空间的大小。 （6 ）系统堆栈指针（SP ） 系统堆栈指针SP （System-stack Pointer ）是一个32位的寄存器，用 来保持系统栈顶地址。SP总是指向最后堆入栈中的元素，中断、陷阱、 调用、返回以及PUSH、PUSHF、POP和POPF指令均使用SP 。压栈和 弹出32位的堆栈指针执行预增和后减操作，并且遵循后进先出的原则；由 于TMS320VC33 的寻址空间为16M，所以只有低24位被用作地址。 （7 ）状态寄存器（ST ） 状态寄存器ST （Status Register ）包含了与CPU状态有关的全部 信息。通常CPU根据指令的操作和运行结果是零还是负等情况来设置 状态寄存器的标志位，这就是说，状态寄存器的内容会随着数据传输、 存储、算术运算、逻辑操作的结果而变化。当对状态寄存器进行写操作 时，状态寄存器的内容恒等于源操作数的内容，这保证了状态寄存器内 容易于被保护和恢复。在系统复位时，状态寄存器的内容为0 。 位 名称 功 能 0 C 进位标志位。整数加法时，如果最高有效位发生进位，则C置位；整数 减法时，如果最高有效位发生借位，则C置位；整数运算若上述两种情 况不发生，C清