常见寄存器及其可见性

1. 数据寄存器（Data Register，DR）

   • 可见性：对系统程序员可见，对应用程序员透明。
   • 功能：用于保存从存储器中读取的数据，以及运算器生成的结果。
   • 作用：作为CPU和主存、外围设备之间信息传送的中转站，弥补操作速度上的差异。

2. 指令寄存器（Instruction Register，IR）

   • 可见性：对程序员不可见（透明）。
   • 功能：用于保存当前正在执行的一条指令。
   • 作用：保存从主存读取的指令，并进行指令译码，以便指令译码器对操作码部分进行译码，产生指令所要求操作的控制信号。

3. 程序计数器（Program Counter，PC）

   • 可见性：对程序员可见（汇编程序员可通过指定待执行指令的地址来设置PC的值）。
   • 功能：用于指出下一条指令在主存储器中的地址。
   • 作用：保存程序的首地址和下一条指令的地址，自动递增PC的内容，使其始终保存将要执行的下一条指令的主存地址。

4. 地址寄存器（Address Register，AR）

   • 可见性：对程序员不可见（透明）。
   • 功能：用于保存CPU当前所访问的主存单元的地址。
   • 作用：暂时保存主存的地址信息，直到主存的存取操作为止，确保地址信息的正确传输。

5. 累加寄存器（Accumulator，ACC）

   • 可见性：对系统程序员可见，对应用程序员透明。
   • 功能：在运算器的算术逻辑单元（ALU）执行运算时提供工作区。
   • 作用：暂时保存操作数或运算结果，为ALU提供支持。

6. 程序状态字寄存器（Program Status Word，PSW）

   • 可见性：对系统程序员可见，对应用程序员透明。
   • 功能：用于保存运算结果的状态和控制信息。
   • 作用：帮助系统了解当前状态。

7. 主存地址寄存器（Memory Address Register，MAR）

   • 可见性：对程序员不可见（透明）。
   • 功能：用于保存CPU访问主存时需要使用的地址信息。

8. 存储器数据寄存器（Memory Data Register，MDR）

   • 可见性：对程序员不可见（透明）。
   • 功能：用于暂存CPU从主存中读取的数据或准备写入主存的数据。

工作原理

寄存器的工作原理涉及数据的存储、读取和传输。以下是主要寄存器的工作原理概述：

1. 数据寄存器：暂时存放由主存读取的数据或将要写入主存的数据。
2. 指令寄存器：保存当前指令，并对其进行译码，以便执行相应的操作。
3. 程序计数器：指向下一条指令的地址，确保程序按顺序执行。在每条指令执行完毕后，PC会自动递增，指向下一条指令的地址。
4. 地址寄存器：保存当前访问的主存单元地址，确保数据正确传输。在CPU和主存进行信息交换时，地址寄存器会提供正确的地址信息。
5. 累加寄存器：在执行算术或逻辑运算时提供工作区，暂时保存操作数或运算结果。
6. 程序状态字寄存器：保存运算结果的状态和控制信息，如进位标志、溢出标志等，以便系统了解当前状态并做出相应的处理。