# 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