【操作系统】寄存器

 概念

寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路，但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的，因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数，所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它们可用来暂存指令、数据和位址

在计算机领域，寄存器是CPU内部的元件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快

Cortex-M4总共有18个寄存器，相比传统ARM（如ARM7/ARM9/Cortex-A系列）的38个寄存器已减少很多，减少了内核核心面积(Die-size)。

​对于编译器非常友好易用，例如：包含灵活的寄存器配置，任意寄存器之间可实现单周期乘法，任意寄存器可以作为数据、结构或数组的指针。此外，Cortex-M4还包含4个特殊功能寄存器PRIMASK、FAUI。TMASK、BASEPRI和CONTROL​

CPU

CPU是英语“Central Processing Unit/中央处理器”的缩写，CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据...

 存储区域

存储区域网（简称SAN）是专用的、高性能网络，它用于在服务器与存储资源之间的传输数据。由于SAN是一个独立的专用网络，从而可以避免在客户机与服务器之间的任何传输冲突。

时序逻辑电路

 数字电路根据逻辑功能的不同特点，可以分成两大类，一类叫组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，或者说，还与以前的输入有关。

 触发器

双稳态触发器是一种具有记忆功能的逻辑单元电路。它能储存一位二进制码。它有两个稳定的工作状态，在外加信号触发下电路可从一种稳定的工作状态转换到另一种稳定的工作状态。 

处理器内通常有两类寄存器

用户可见寄存器：

数据寄存器、地址寄存器、条件吗寄存器

控制和状态寄存器：

程序计数器PC、指令寄存器IR、程序状态字PSW

指令分为：

访问存储器指令、算数逻辑指令、I/O指令、控制转移指令、处理器控制指令

特权指令：只能由操作系统使用的指令，用户不允许使用。

非特权指令：用户使用

处理器的工作状态分为：

管态（内核态/系统态/特权态）、目态（用户态/普通态）

当处理器处于管态时，可执行全部命令，可使用所有资源，并具有改变处理器状态的能力

当处理器处于目态时，就只有非特权指令才能执行。

目态到管态的转换唯一途径是通过中断。

管态到目态的转换可通过设置PSW指令（修改程序状态字）

程序状态字PSW：

指示处理器状态包括以下状态代码：CPU的工作状态代码、条件码、中断屏蔽码

存储器的类型：

读写型存储器RAM（存储随机存取的程序的数据）、只读存储器ROM

存储的最小单位“二进制”，存储器的最小编址单位是字节，内存空间的最小分配单位是块

存储分区的保护方法：界地址寄存器、保护键