• 累加器

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    累加器

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    計算機中央處理器 (CPU) 中,累加器是一個寄存器,其中存儲中間算術邏輯單元的結果。

    如果沒有像累加器這樣的寄存器,就必須將每次計算(加法、乘法、移位等)的結果寫入主存儲器,也許只能再次讀回以用于下一次運算。

    訪問主內存比訪問像累加器這樣的寄存器要慢,因為用于大型主內存的技術比用于寄存器的技術更慢(但更便宜)。 早期的電子計算機系統通常分為兩組,一組有蓄電池,另一組沒有。

    現代計算機系統通常有多個可以用作累加器的通用寄存器,這個術語不再像以前那樣普遍。 然而,為了簡化它們的設計,許多專用處理器仍然使用單個累加器。

    基本概念

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    數xxx算通常以逐步方式進行,使用一個運算的結果作為下一個運算的輸入。 例如,人工計算工人的每周工資可能類似于:

    • 從員工的考勤卡上查找工作小時數
    • 從表中查找該員工的工資率
    • 用工時乘以工資率得到他們的基本周薪
    • 將他們的基本工資乘以固定百分比以計算所得稅
    • 從他們的基本工資中減去該數字以獲得稅后每周工資
    • 將該結果乘以另一個固定百分比以計算退休計劃
    • 從他們的基本工資中減去這個數字,得到所有扣除后的周薪

    執行相同任務的計算機程序將遵循相同的基本操作順序,盡管所查找的值將全部存儲在計算機內存中。 在早期的計算機中,小時數可能會保存在打孔卡上,而工資率可能會保存在其他形式的內存中,比如磁鼓。 乘法完成后,需要將結果放在某個地方。 在鼓機上,這可能會回到鼓上,這是一個需要花費大量時間的操作。 然后下一個操作必須讀回該值,這又引入了另一個相當大的延遲。

    累加器通過提供暫存器區域顯著提高此類系統的性能,在該暫存器區域中,可以將一個操作的結果饋送到下一個操作,而幾乎沒有或沒有性能損失。 在上面的示例中,將計算基本每周工資并將其放入累加器中,然后可以立即將其用于所得稅計算。 這從序列中刪除了一次保存和一次讀取操作,這些操作通常花費的時間是乘法本身的數十到數百倍。

    蓄能機

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    累加器機,也稱為單操作數機,或具有基于累加器架構的 CPU,是一種 CPU,盡管它可能有多個寄存器,但 CPU 主要將計算結果存儲在一個特殊寄存器中,通常稱為 蓄能器。 幾乎所有早期的計算機都是累加器機器,只有高性能的超級計算機才具有多個寄存器。 然后,隨著大型機系統讓位給微型計算機,累加器架構再次流行起來,MOS 6502 就是一個顯著的例子。 許多到 2014 年仍然流行的 8 位微控制器,例如 PICmicro 和 8051,都是基于累加器的機器。

    現代 CPU 通常是 2 操作數或 3 操作數機器。 附加操作數指定將眾多通用寄存器(也稱為通用累加器)中的哪一個用作計算的源和目標。 這些 CPU 不被視為累加器機器。

    將一個寄存器區分為計算機體系結構的累加器的特征是累加器(如果體系結構有一個)將用作算術指令的隱式操作數。 例如,CPU 可能有這樣的指令:ADD memaddress 將從內存位置 memaddress 讀取的值與累加器中的值相加,將結果放回累加器中。

    累加器

    累加器在指令中未通過寄存器號標識; 它隱含在指令中,不能在指令中指定其他寄存器。 某些體系結構在某些指令中使用特定的寄存器作為累加器,但其他指令使用寄存器編號來明確操作數規范。

    計算機累加器的歷史

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    任何使用單個內存存儲多個操作結果的系統都可以被視為累加器。 J. Presper Eckert 甚至將 Gottfried Leibniz 和 Blaise Pascal 最早的加法機稱為基于累加器的系統。

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    詞條目錄
    1. 累加器
    2. 基本概念
    3. 蓄能機
    4. 計算機累加器的歷史

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