Unidad#1: 1.2 El procesador y sus registros internos

1.2 El procesador y sus registros internos

Definición: El procesador es el que se refiere a los diferentes tipos de artículos de sistemas informativos que forma parte de un microprocesador que es parte de un CPU o micro que es el cerebro de la computadora y de todos los procesos informativos desde los más sencillos hasta los más complejos. 

Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son direccionables por medio de un nombre.

Tipos de registros:

• Registros de segmento.
• Registros de propósito general.
• Registros de apuntadores.
• Registros de banderas.
• Registros de Pila.
• Registros Indice.

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

• Registro CS:  El DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Esta dirección de segmento, mas un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución.
• Registro DS:  La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. En términos sencillos, esta dirección, mas un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte especifico en el segmento de datos.
• Registro SS: El registro SS permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en le registro SS. Esta dirección de segmento, mas un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de pila (SP), indica la palabra actual en la pila que esta siendo direccionada.
• Registros ES: Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. En este contexto, el registro ES esta asociado con el registro DI (índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada.
• Registros FS y GS:  Son registros extra de segmento en los procesadores 80386 y posteriores.

◘ Registros de propósito general: Los registros de propósito general AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla del sistema. Son únicos en el sentido de que se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte. El ultimo byte de la izquierda es la parte “alta”, y el ultimo byte de la derecha es la parte “baja”. Por ejemplo, el registro CX consta de una parte CH (alta) y una parte Cl (baja), y usted puede referirse a cualquier parte por su nombre.

• Registro AX:  El registro AX, el acumulador principal, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmética. Por ejemplo, las instrucciones para multiplicar, dividir y traducir suponen el uso del AX. También, algunas operaciones generan código mas eficiente si se refieren al AX en lugar de a los otros registros.
• Registro BX: El BX es conocido como el registro base ya que es el único registro de propósito general que puede ser índice para direccionamiento indexado. También es común emplear el BX para cálculos.
• Registro DX: Es conocido como el registro de datos. Algunas operaciones de entrada/salida requieren uso, y las operaciones de multiplicación y división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.

◘ Registros Apuntadores: Los registros SP (apuntador de la pila) Y BP (apuntador de base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema accesar datos en el segmento de la pila.

• Registro SP:  El apuntador de la pila de 16 bits esta asociado con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que esta siendo procesada en la pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un apuntador de pila de 32 bits, el registro ESP. El sistema maneja de forma automática estos registros.
• Registro BP: El BP de 16 bits facilita la referencia de parámetros, los cuales son datos y direcciones transmitidos vía pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un BP ampliado de 32 bits llamado el registro EBP.

◘ Registros Indice: Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y para sumas y restas.

• Registro SI: El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres). En este contexto, el SI esta asociado con el registro DS. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el ESI.
• Registro DI: El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres. En este contexto, el DI esta asociado con el registro ES. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el EDI.

◘ Registro de Banderas: De los 16 bits del registro de banderas, nueve son comunes a toda la familia de procesadores 8086, y sirven para indicar el estado actual de la maquina y el resultado del procesamiento. Muchas instrucciones que piden comparaciones y aritmética cambian el estado de las banderas, algunas cuyas instrucciones pueden realizar pruebas para determinar la acción subsecuente. En resumen, los bits de las banderas comunes son como sigue:

• OF (Overflow, desbordamiento):  Indica desbordamiento de un bit de orden alto (mas a la izquierda) después de una operación aritmética.
• DF (dirección): Designa la dirección hacia la izquierda o hacia la derecha para mover o comparar cadenas de caracteres.
• IF (interrupción):  Indica que una interrupción externa, como la entrada desde el teclado, sea procesada o ignorada.
• TF (trampa): Permite la operación del procesador en modo de un paso. Los programas depuradores, como el DEBUG, activan esta bandera de manera que usted pueda avanzar en la ejecución de una sola instrucción a un tiempo, para examinar el efecto de esa instrucción sobre los registros de memoria.
• SF (signo): Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0 = positivo y 1 = negativo).
• ZF (cero):  Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0 = resultado diferente de cero y 1 = resultado igual a cero).
• AF (acarreo auxiliar): Contiene un acarreo externo del bit 3 en un dato de 8 bits para aritmética especializada.
• PF (paridad): Indica paridad par o impar de una operación en datos de 8 bits de bajo orden (mas a la derecha).
• CF (acarreo):  Contiene el acarreo de orden mas alto (mas a la izquierda) después de una  operación aritmética; también lleva el contenido del ultimo bit en una operación de corrimiento o de rotación. 

Las banderas mas importantes para la programación en ensamblador son O, S, Z y C, para operaciones de comparación y aritméticas, y D para operaciones de cadenas de caracteres. Los procesadores 80286 y posteriores tienen algunas banderas usadas para propósitos internos, en especial las que afectan al modo protegido. Los procesadores 80286 y posteriores tienen un registro extendido de banderas conocido como Eflags.

◘ Registros de PILA: La pila es un área de memoria importante y por ello tiene, en vez de uno, dos registros que se usan como desplazamiento (offset) para apuntar a su contenido. Se usan como complemento al registro y son:

• SP (Stack Pointer): Se traduce como puntero de pila y es el que se reserva el procesador para uso propio en instrucciones de manipulado de pila. Por lo general, el programador no debe alterar su contenido.
• BP (Base pointer):  Se usa como registro auxiliar. El programador puede usarlo para su provecho.

Cabe destacar que estos nombres y tipos de registros son estándar, ya que cada fabricante puede utilizar otros registros que reemplacen a estos o los auxilien, aun así, los fabricantes que usan otros registros tienen la misma función que los anteriormente mencionado.