CPU Organization : General Register Organization & Stack Organization

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CPU Organization : General Register Organization & Stack Organization

CPU

Computer का सबसे Important part CPU (Central processing unit) होता है जो कि Computer की  सभी type की processing को Complete करने के लिए use किया जाता है  CPU, ALU (Arithmetic Logic Unit), CU ( Control unit) तथा Memory register से मिल कर बना होता है | CPU, User के instruction के  Base पर कोई Operation perform करता है और एक Computer में  different length के instruction हो सकते है जिनमे address की सख्या change हो सकती है एक Computer में एक instruction के address  field की सख्या उसके register के internal Organization पर depend करता है|

General Register Organization

जब आप  सभी Computer पर Programming करते है तो उस Time Pointers, Counters, Return  addresses, Temporary Result और Partial product आदि को सुरक्षित करने के लिए हम इन सभी को Computer memory में Store कर लेते है और इन सभी को Computer memory में Store करने के लिए हमें memory location की अवशयकता होती है 

इन सभी को हमें Computer memory में Store करने में काफी ज्यादा Time लग जाता है इसलिए  इन सभी values को memory की जगह Processor register में ही सुरक्षित करना एक बेहतर होता है जब किसी CPU में  अनेक register का use किया जाता है तो उन्हें common bus  के द्वारा connect  करना सर्वोत्तम रहता है| Registers को एक दूसरे से Communication की अवशयकता Micro operation के execution के दौरान और Data को Exchange करने के लिए पड़ती है अत: हमें एक इस प्रकार के Unit की अवश्यकता है जो Processor के सभी Arithmetic ,Logical तथा Shift Micro operation को अच्छे से कर सके और register के मध्य Communication के  लिए हमें Common bus की अवशयकता होती है|

CPU के General Register Organization के 7 register ( R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7) के लिए Bus की  व्यवस्था Diagram में दिखाई गयी है प्रत्येक register का Output दो Multiplexer में दो base A और B को बनाने के लिए Flow किया जाता है प्रत्येक Multiplexer में Selection Line किसी register या विशेष Bus के लिए करती है| A और B Buses ALU के लिए Input प्रवाहित करती है ALU में Choose किया गया operation यह decide करता है कि प्राप्त  input पर कौन सा  Arithmetic  व Logical  Micro operation को किया जाना है और उसके बाद Output को प्रवाहित कर दिया जाता है इस प्रकार हमें Output प्राप्त हो जाता है|

General register CPU organization of two type

  1. Register-memory reference architecture (CPU with less register)

इस organization Source में हमेशा 1 register आवश्यक होता है| Source 2 या तो register में या Memory में include हो सकता है। यहां दो address instruction formats compatible instruction format हैं।

2. Register-register reference architecture (CPU with more register)

इस organization में ALU operations केवल एक register data पर किया जाता है। तो register में Operand की आवश्यकता है। manipulation के बाद Result भी register में रखा जाता है। यहां तीन address instruction formats compatible instruction format हैं।

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Stack Organization

Stack based CPU organization का use करने वाले Computer stack नामक Data structure पर based होते हैं। Stack data words की एक List है। यह Last In First Out (LIFO) Access method का use करता है जो कि अधिकांश CPU में सबसे लोकप्रिय Access method है। Stack के सबसे ऊपरी element के Address को Store करने के लिए एक Register का use किया जाता है जिसे Stack Pointer (SP) के रूप में जाना जाता है। इस organization में, ALU operation stack data पर किया जाता है। इसका मतलब है कि stack पर हमेशा दोनों Operand की आवश्यकता होती है। Manipulation के बाद, Result stack में रखा जाता है।

  1. PUSH

इस Operation के Result में Stack के Top पर एक Operand insert होता है और यह Stack pointer register को कम करता है। PUSH instruction का format है|

2. POP

यह Stack के Top पर Data word को Specific address से delete कर देता है। इसे इस प्रकार implemented किया जा सकता है| इस CPU organization में operation type instruction को Address field की जरूरत नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि operation दो Operand पर किया जाता है जो Stack के Topपर होते हैं।

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