Register am Beispiel von drei Spezialregister

geschrieben am 10-03-2010

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Die heutigen Computersysteme bzw. Rechner besitzen Register, welche das Betriebssystem alle kennen muss und sollte. Ein Register ist nichts anderes als ein Speicherbereich, welcher sich innerhalb der CPU befindet, somit direkt mit der Recheneinheit verbunden ist und dem entsprechend mit selbigen interagiert. Das heißt Register nehmen Operanden sowie Ergebnisse sämtlicher Berechnungen auf. De-facto werden die meisten Register lediglich als Zwischenspeicher genutzt.

Beispiel über den Einsatz von Register

Wenn ein anderer Prozess bzw. eine andere Prozedur oder Anwendung (Ein Prozess ist eine Instanz einer Anwendung) arbeiten soll, muss der laufende Prozess angehalten werden.
Wenn das Programm gestoppt wird, müssen alle Register und deren Inhalte gespeichert werden – damit ein Programm später an derselben Stelle die Arbeit wieder aufnehmen kann. Diese Notwendigen Informationen befinden sich in Register.

Es gibt diverse Arten von Register, im nachfolgenden werden drei Spezial-Register erläutert.

Befehlszähler

Der Befehlszähler ist ein spezielles Register innerhalb des Prozessors, welcher die Speicheradresse des Befehls, welcher als nächstes ausgeführt werden soll, kennt. Sofern ein Befehl geladen wurde, wird der Befehlszähler bereits auf die Adresse des nächsten Befehls gesetzt.

Anzumerken ist, dass je nach Architektur des Systems, die Speicheradresse des derzeitigen Befehls oder wie bereits oben erwähnt, der des nächsten auszuführenden Befehls, bekannt ist.

Stackpointer

Der Stackpointer, im deutschen Sprachgebrauch auch als Stapelspeicher oder Kellerspeicher bekannt, bezeichnet eine recht oft eingesetzte Datenstruktur, analog zu einem Adressregister zur Verwaltung des Stapelspeichers.

Der Stackpointer verweist auf das Ende des sich aktuell im Einsatz befindlichen Stacks. Bekanntlich enthält wiederum ein Stack ein Frame für jede Prozedur, welche sich in der Benutzung befindet bzw. überhaupt aufgerufen wurde, aber noch nicht beendet bzw. abgeschlossen wurde. Das eine Prozedur noch nicht abgeschlossen wurde, kann in diesem Fall diverse Gründe haben – Beispielsweise wurde die Prozedur durch einen Timer-Interrupt (eine Unterbrechung, welche nach einem zeitlichen Zyklus erfolgte) angehalten oder auch schlafen gelegt, damit eine andere Prozedur Ihre Arbeit aufnehmen bzw. wiederaufnehmen kann.

Statusregister

Ein weiteres Register ist das Statusregister, welches auch den Namen „Programmstatuswort“ (kurz: PSW, program status word) trägt. Gern wird das Statusregister auch Zustandsregister getauft – das Register speichert bestimmte Zustände nach Ausführung von Befehlen – unteranderem werden nachfolgende Inhalte gespeichert bzw. Zwischengespeichert.

Statusbits, welche bei Vergleichsoperatoren gesetzt werden
Die Priorität für die CPU
Umgebung / Ausführungsmodus, sprich Kernel- oder Usermode
Sowie diverse weitere Kontrollbits

Die zusetzenden Bits werden auch Flags genannt, daraus resultiert, dass dem Statusregister unter anderem ein weiterer Name „Flagregister“ zugetragen wird. Beispielsweise wird der Modus einer Anwendung anhand eines Bits im Statusregister gesteuert – sprich für User- oder Kernelmode erfolgt ein passender Eintrag in Form eines Bits.

Anwendungen besitzen (häufig, normalerweise) die Berechtigung im Statusregister sämtliche Informationen lesen zu dürfen, dennoch dürfen nur einige enthaltende Bits oder auch Flags beschrieben werden. Des Weiteren hat das Statusregister eine wichtige Rolle bei Systemaufrufen für die Ein- und Ausgabe.

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