CPU通用寄存器通常是内存映射的吗？答案

【问题标题】：Are CPU general purpose registers usually memory mapped?CPU通用寄存器通常是内存映射的吗？
【发布时间】：2019-02-17 20:42:31
【问题描述】：

我对内存映射和内存映射 I/O 感到困惑。通用寄存器，例如ARM架构中的r0、r1等，一般是内存映射的吗？

【问题讨论】：

内存映射寄存器在 ARM 平台上很常见，因为它们与设备相关。在 x86 上，有一个可编程 I/O 的概念。它最初有两种类型的公共汽车（现在仍然有？）。比较 Von Neumann 与 Harvard。从概念上讲，与程序存储器（指令或数据）相比，您可以为 I/O 使用第三条总线。您需要使用备用总线的 CPU 指令。 ARM 还有一些外围设备/设备使用的带有mcr 和mrc 的“协处理器”指令。

标签： assembly arm cpu-registers memory-mapping

【解决方案1】：

不，这些寄存器在实际 CPU（或多核 CPU 的 CPU 内核）内。您不能通过加载或存储到任何内存地址来访问它们。

内存映射寄存器是您通过地址或指针访问的东西（在具有指针的语言中）。 I/O 设备通常具有内存映射寄存器，您可以在其中写入或读取特定地址以设置或获取信息或数据。换句话说，它们就像任何其他内存（例如 RAM）一样被访问。

如 cmets 中所述，确实存在具有内存映射 CPU 寄存器的 CPU。它们几乎都是在 1970 年代设计的，现在已成为历史的一部分。如今，您遇到带有内存映射寄存器的主流 CPU（不是微控制器）的机会微乎其微。

一些微控制器架构仍然使用内存映射寄存器，包括像 8051 这样的旧设计，甚至像 PIC microcontrolers 和 AVR 这样的一些更新的设计（一个 8 位 RISC 和 32 个 8 位寄存器）。 AVR MCU 带有至少 128 字节的内部 SRAM，其中低 32 字节也是寄存器文件。

对于 ARM，ARM 架构确实没有具有内存映射的 CPU 寄存器。外围设备，包括与 CPU 位于同一 SoC 上的外围设备，是另一回事：I/O 寄存器根本不是一回事，因为除了加载或存储之外，它们也不能通过寄存器编号作为指令的操作数访问。（甚至不在内核内部运行您的指令。）

【讨论】：

我同意这个答案。根据我对数十种 CPU 架构的经验，内存映射寄存器非常少见。 PDP-11 有它们，TI-9900 也有，但没有其他人想到。请注意，这两种架构都来自 1970 年代。
还有 8 位 PIC 设备，它们的 RAM 非常少，以至于从程序员的角度来看，通常所有的 RAM 都被视为寄存器。但这种寄存器和 RAM 之间缺乏明确区分的情况非常罕见。
已经存在并且正在将通用处理器进行内存映射的处理器是的。手臂不是其中之一。所以我们可以看到 OP 的困惑。
8051 也可以，不要认为它是 AVR，所以可能是 8051 但必须检查......是的，我希望这种功能至少是那个时代的东西对于通用处理器...
Mitch Alsup 的 My 66000 将寄存器映射到内存地址。虽然没有硬件实现，但 ISA 设计是现代的。（我认为 ISA 仍然是 1.0 之前的版本。）