2.2 Estructura de registros.

¿Qué son los registros del CPU?

Se emplean para controlar las instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y propiciar la capacidad aritmética.

Los registros vienen de tres tipos: datos, direcciones e índice, que tiene lugar en casi todos los aspectos de la operación del CPU. El tamaño de un registro depende del CPU; los más simples tienen registros que aceptan 8 o 16 bits de datos y los más complejos tienen registros de 32, 48 o 64 bits.

Clasificación de los Registros

Registro de datos: Un CPU puede funcionar con datos en uno de tres modos: entre dos registros, entre registros y una ubicación de Memoria de acceso al azar (RAM - Random-Access Memory) y entre dos ubicaciones RAM. Como el CPU está conectado directamente a los registros, las operaciones que implican dos registros son las más rápidas; las que se dan entre ubicaciones RAM son las más lentas.  Es decir, junta dos registros, añade un registro a una ubicación RAM, o añade dos ubicaciones RAM.

Registro de direcciones: Para que un CPU pueda almacenar y recuperar datos en RAM, debe tener la dirección de la memoria de la información. Esas operaciones que implican RAM usan registros de dirección de memoria. EL CPU no realiza aritmética en estos registros; en cambio, los usa para ubicar datos que necesita.

Registro de índice: Un CPU no puede hacer matemáticas en registros de datos, aunque puede hacerlo indirectamente con un registro de índice. Éste trabaja con los registros de datos, permitiendo a un programa procesar hilos de información eficazmente.

Registros de segmento: Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamiento conocida como segmento actual.

• Registro Cs: el dos almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución.
• Registro Ds: genera una referencia a la localidad de un byte específico en el segmento de datos.
• Registro SS: permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de dirección y datos.
• Registro ES: se utiliza para algunas operaciones con cadenas de caracteres se utiliza para el manejo de direccionamiento de memoria.

Registros de propósito general: Los registros de propósito general son el AX, BX, CX, y DX, de 16 bits. Cada uno de ellos se divide en dos registros de 8 bits, llamados AH y AL, BH y BL, CH y CL, y, DH y DL, H significando High (alto) y L significando Low (bajo), indicando la parte alta o la parte baja del registro correspondiente de 16 bits.

• Registro AX: El registro AX es el registro acumulador, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida, y multiplicación y división (estas dos últimas en conjunto con el registro DX).
• Registro BX: El registro BX es el registro base, y es el único registro de propósito general que puede ser un índice para direccionamiento indexado.
• Registro CX: El registro CX es conocido como el registro contador. Puede contener un valor para controlar el número de veces que un ciclo se repite o un valor para corrimiento de bits.
• Registro DX: El registro DX es el registro de datos. En algunas operaciones se indica mediante este registro el número de puerto de entrada/salida, y en las operaciones de multiplicación y división de 16 bits se utiliza junto con el acumulador AX.

Registros de apuntadores: Los registros SP (apuntador de pila) y BP (apuntador base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema acceder a datos en el segmento de la pila.

• Registro SP: El apuntador de pila de 16 bits está asociado con el segmento SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila.
• Registro BP: El apuntador base de 16 bits facilita la referencia de parámetros dentro de la pila.

Registros de banderas: Es un registro de 16 bits, de los cuales nueve sirven para indicar el estado actual de la máquina y el resultado del procesamiento.

La tabla contiene 16 posiciones (de 0 a 15), que son los 16 bits del registro de banderas, numeradas de derecha a izquierda. La posición 0 la encontraremos a la derecha y la posición 15 a la izquierda.

Los bits de las banderas son las siguientes:

• OF (overflow, desbordamiento): Indica desbordamiento del bit de mayor orden después de una operación aritmética de números con signo (1=existe overflow; 0=no existe overflow). Para operaciones sin signo, no se toma en cuenta esta bandera.
• DF (dirección): Controla la selección de incremento o decremento de los registros SI y DI en las operaciones con cadenas de caracteres (1=decremento automático; 0=incremento). La bandera DF se controla con las instrucciones STD y CLD.
• IF (interrupción): Controla el disparo de las interrupciones (1=habilita las interrupciones; 0=deshabilita las interrupciones). La interrupción no enmascarable es la única que no puede ser bloqueada por esta bandera. El estado de la bandera IF se controla con las instrucciones STI y CLI.
• TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo de depuración (paso a paso).
• SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0=positivo; 1=negativo).
• ZF (cero): Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0=resultado diferente de cero; 1=resultado igual a cero).
• AF (acarreo auxiliar): Contiene el acarreo del bit 3. Esta bandera se prueba con las instrucciones DAA y DAS para ajustar el valor de AL después de una suma o resta BCD.
• PF (paridad): Indica si el número de bits 1, del byte menos significativos de una operación, es par (0=número de bits 1 es impar; 1=número de bits 1 es par).
• CF (acarreo): Contiene el acarreo del bit de mayor orden después de una operación aritmética; también almacena el contenido del último bit en una operación de desplazamiento o de rotación.

Registro de punteros de instrucción: El registro IP de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente instrucción que se ejecuta. El IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento de código que se está ejecutando actualmente en la memoria.