В цифровой электронике , особенно в вычислительной технике , аппаратные регистры представляют собой схемы, обычно состоящие из триггеров , часто со многими характеристиками , подобными памяти , например :
Однако их отличительной особенностью является то, что они также имеют специальные аппаратные функции, помимо функций обычной памяти. Итак, с какой точки зрения аппаратные регистры подобны памяти с дополнительными аппаратными функциями; или схемы памяти подобны аппаратным регистрам, которые просто хранят данные. [ нужна цитата ]
Аппаратные регистры используются в интерфейсе между программным обеспечением и периферийными устройствами . Программное обеспечение записывает их для отправки информации на устройство и считывает их для получения информации с устройства. Некоторые аппаратные устройства также содержат регистры, невидимые программному обеспечению, для внутреннего использования.
В зависимости от сложности современные аппаратные устройства могут иметь множество регистров. Стандартные интегральные схемы обычно документируют свои внешние регистры как часть таблицы данных электронного компонента .
Типичное использование аппаратных регистров включает в себя:
Чтение аппаратного регистра в «периферийных устройствах» — компьютерном оборудовании вне ЦП — включает доступ к его адресу ввода-вывода, отображаемому в памяти, или адресу ввода-вывода, отображенному на порту, с помощью инструкции «загрузки» или «сохранения», выдаваемой процессором. Аппаратные регистры адресуются словами, но иногда используются только несколько битов слова, считываемых или записываемых в регистр.
Инструменты коммерческого проектирования упрощают и автоматизируют спецификацию регистров, отображенных в памяти, а также генерацию кода для аппаратного обеспечения , встроенного ПО , проверки аппаратного обеспечения , тестирования и документирования.
Регистры могут быть доступны для чтения/записи, только для чтения или только для записи.
Регистров, предназначенных только для записи, обычно избегают. Они подходят для регистров, которые вызывают переходное действие при записи, но не хранят постоянные данные для чтения, например регистр «сброса периферийного устройства». Они могут быть единственным вариантом в конструкциях, которые не могут позволить себе элементы для относительно большой логической схемы и маршрутизации сигналов, необходимых для обратного считывания данных регистров, таких как чип TIA игровой консоли Atari 2600 . Однако регистры, доступные только для записи, усложняют отладку [2] и приводят к проблемам чтения-изменения-записи, поэтому регистры чтения/записи предпочтительнее. На ПК регистры, доступные только для записи, затрудняли расширенному интерфейсу конфигурации и питания (ACPI) определение состояния устройства при входе в спящий режим , чтобы восстановить это состояние при выходе из спящего режима. [3]
Аппаратные регистры внутри центрального процессора (ЦП) называются регистрами процессора .
Строб-регистры имеют тот же интерфейс, что и обычные аппаратные регистры, но вместо хранения данных они запускают действие каждый раз, когда в них записываются (или, в редких случаях, читаются). Они являются средством сигнализации .
Регистры обычно измеряются количеством бит, которые они могут хранить, например, « 8-битный регистр» или « 32-битный регистр».
Разработчики могут реализовывать регистры самыми разными способами, в том числе:
В дополнение к «видимым программисту» регистрам, которые можно читать и записывать с помощью программного обеспечения, многие микросхемы имеют внутренние микроархитектурные регистры, которые используются для конечных автоматов и конвейерной обработки ; например, зарегистрированная память .
SPIRIT IP-XACT и DITA SIDSC XML определяют стандартные форматы XML для регистров, отображаемых в памяти. [4] [5] [6]
После правильной инициализации INS 8250 мы должны правильно использовать регистр состояния модема (MSR), регистр состояния линии (LSR) и регистр идентификации прерываний (IIR) для управления устройством во время фактической работы.