Diferentes clases de registros de CPU

En Arquitectura de Computadoras, los Registros son memorias de computadora muy rápidas que se utilizan para ejecutar programas y operaciones de manera eficiente. Esto lo hace dando acceso a los valores de uso común, es decir, los valores que se encuentran en el punto de operación/ejecución en ese momento. Entonces, para este propósito, hay varias clases diferentes de registros de CPU que funcionan en coordinación con la memoria de la computadora para ejecutar operaciones de manera eficiente. 

El único propósito de tener un registro es la recuperación rápida de datos para su procesamiento por parte de la CPU. Aunque acceder a las instrucciones desde la RAM es comparativamente más rápido con el disco duro, aún no es suficiente para la CPU. Para un procesamiento aún mejor, hay memorias en la CPU que pueden obtener datos de la RAM que están a punto de ejecutarse de antemano. Después de los registros tenemos la memoria caché, que es más rápida pero menos rápida que los registros.

Estos se clasifican como se indica a continuación. 
 

• Acumulador: 
  Este es el registro más utilizado para almacenar datos tomados de la memoria. Está en diferentes números en diferentes microprocesadores. 
   
• Registros de direcciones de memoria (MAR): 
  contiene la dirección de la ubicación a la que se accede desde la memoria. MAR y MDR (Memory Data Register) juntos facilitan la comunicación de la CPU y la memoria principal. 
   
• Registros de datos de memoria (MDR): 
  contiene datos para escribir o leer desde la ubicación direccionada. 
   
• Registros de uso general: 
  se numeran como R0, R1, R2….Rn-1 y se utilizan para almacenar datos temporales durante cualquier operación en curso. Se puede acceder a su contenido mediante programación ensambladora. Las arquitecturas de CPU modernas tienden a usar más GPR para que el direccionamiento de registro a registro se pueda usar más, lo que es comparativamente más rápido que otros modos de direccionamiento .
   
• Contador de programa (PC): 
  El contador de programa (PC) se utiliza para realizar un seguimiento de la ejecución del programa. Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a buscar. La PC apunta a la dirección de la siguiente instrucción que se va a recuperar de la memoria principal cuando la instrucción anterior se ha completado con éxito. El contador de programa (PC) también funciona para contar el número de instrucciones. El incremento de PC depende del tipo de arquitectura que se utilice. Si usamos una arquitectura de 32 bits, la PC se incrementa en 4 cada vez para buscar la siguiente instrucción.
   
• Registro de instrucciones (IR): 
  El IR contiene la instrucción que está a punto de ejecutarse. La instrucción de la PC se obtiene y almacena en IR. Tan pronto como la instrucción se coloca en IR, la CPU comienza a ejecutar la instrucción y la PC apunta a la siguiente instrucción a ejecutar.
   
• Registro de código de condición (CCR): 
  los registros de código de condición contienen diferentes banderas que indican el estado de cualquier operación.

1. Acarreo C: se establece en 1 si una operación de suma produce un acarreo o una operación de resta produce un préstamo; de lo contrario, se borra a 0.
2. Overflow V: Útil solo durante operaciones en enteros con signo.
3. Cero Z: se establece en 1 si el resultado es 0; de lo contrario, se borra en 0.
4. Negar N: significativo solo en operaciones de números con signo. Se establece en 1 si se produce un resultado negativo.
5. Extend X: funciona como un acarreo para múltiples operaciones aritméticas de precisión.

          Estos son generalmente decididos por ALU.

Entonces, estos son los diferentes registros que están operando para un propósito específico.