CPU寄存器和计算

Question

CPU中的控制单元究竟如何从寄存器中检索数据？它按位检索位吗？

例如，如果我添加两个数字，a + b，计算如何在内存级别进行？

Answer 1

假设您有一个具有十六个32位寄存器的处理器和一个可以添加32位整数的单元。一种非常简化的方法来添加寄存器x并寄存器y并将结果存储在寄存器z中是这个：

首先，您构建给定数字x的硬件可以选择寄存器x的第一位并将其移动到“操作数1”的第1位。这实际上是非常复杂的，因为x可以是16个值中的一个，并且硬件必须能够读取16个寄存器中任何一个的第一位。

第二，您拍摄此硬件并制作32份副本，为寄存器中的每个位副本。现在我们有一些非常复杂的硬件，可以移动32个512位。

第三，我们用适当的更改重复所有这些，将寄存器y移动到“操作数2”。

第四，我们构建了可以添加操作数1和操作数2的硬件，并将总和存储在32位位置“输出”

中

和第五，我们构建了可以在“输出”中取值的硬件 并将其存储到寄存器z。

Answer 2

CPU可以直接访问寄存器。如果 A和B 已经在寄存器中，则CPU可以直接执行添加（通过算术逻辑单元）并将输出存储在其中一个寄存器中。不需要访问内存。但是，您可能希望将数据 A和B 从内存或堆栈移动到寄存器中，反之亦然。这些是单独的操作。

寄存器可以是不同的尺寸8到64位，这取决于您的CPU架构。在 x86-64上 CPU寄存器是64位，从而增加两个64位数是单个操作。

Answer 3

（ cpu寄存器被认为是CPU的一部分，而不是内存。惊人的，寻址非常不同。）

控制单元通常不会从通用寄存器中访问值：
它控制馈送寄存器值，例如ALU。由 word 。
（有是DEC PDP-8 / S或摩托罗拉14500的东西。）

有架构（“逻辑”寄存器），并且有实现，其中注册重命名从物理寄存器中绘制逻辑寄存器。
双操作数指令产生多个读取端口。
（接下来，有指令级并行性，多个写端口也是）。