计算机 寄存器内存

寄存器内存是计算机中最小且最快的内存。它不属于主内存，而是以寄存器的形式位于CPU内部。寄存器是最小的数据存储单元。寄存器临时存储经常使用的数据、指令和CPU要使用的内存地址。它们保存着CPU当前正在处理的指令。所有数据在处理之前都需要经过寄存器。因此，它们被CPU用于处理用户输入的数据。

寄存器可以保存大约32位到64位的少量数据。CPU的速度取决于内置在其中的寄存器数量和大小（位数）。根据用途，寄存器可以有不同的类型。一些广泛使用的寄存器包括累加器（AC）、数据寄存器（DR）、地址寄存器（AR）、程序计数器（PC）、I/O地址寄存器等。

寄存器内存的架构

• 如果所有操作数都包含在寄存器中，则该架构是由指令驱动的，通过指令执行操作。
• 一个操作可以有两个操作数：其中一个可以在内存中，另一个可以在寄存器中。相反，操作的两个操作数可以都在寄存器中或都在内存中，这将其与其他架构区分开。
• 该内存的示例有Intel x86和IBM System/360。

• 规模较小，寄存器比较少，其大小少于64位。与磁盘存储和主存储相比，速度较快。通用寄存器的大小影响字长。
• 计算机提供用于注册号和寄存器地址的指令。不同的寄存器标识符包括R0、R1、R7、SP和PC。寄存器作为程序和系统数据存储之间的连接点。

计算机寄存器的类型和功能:

抓取、解码和执行是计算机寄存器发挥的三个重要作用。寄存器在指定位置收集和存储用户提供的数据指令。指令被解析和处理，以提供用户所需的输出。为了确保用户获得和理解预期的结果，必须对信息进行彻底消化。寄存器理解任务并将其存储在计算机的存储器中。用户根据需求提供相同的内容。按照用户的要求进行处理。计算机系统使用各种寄存器来存储数据并减少内存使用。CPU使用的每个寄存器都具有独特的功能。以下是常见寄存器的类型。

• 数据寄存器: 它是一个16位寄存器，用于存储由处理器操作的操作数（变量）。它临时存储正在传输到外围设备或从外围设备接收的数据。
• 程序计数器（PC）: 它保存下一条指令的内存位置地址，在当前指令完成后将被提取。因此，它用于维护不同程序的执行路径，从而在上一条指令完成后逐个执行程序。
• 指令寄存器: 它是一个16位寄存器。它存储从主存中提取的指令。因此，它用于保存将要执行的指令代码。控制单元从指令寄存器中获取指令，然后对其进行解码和执行。
• 累加器寄存器: 它是一个16位寄存器，用于存储系统生成的结果。例如，CPU在处理后生成的结果存储在AC寄存器中。
• 地址寄存器: 它是一个12位寄存器，存储指令或数据存储在内存中的地址。
• I/O地址寄存器: 它的作用是指定特定I/O设备的地址。
• I/O缓冲寄存器: 它的作用是在I/O模块和CPU之间交换数据。

寄存器内存的使用

• 当需要时，CPU可以从寄存器中访问频繁使用的数据、指令以及所有这些的地址和位置。寄存器存储CPU将要处理的指令。在处理之前，每个数据都必须通过寄存器。因此，我们可以得出结论，用户将数据输入寄存器以供CPU处理。
• 寄存器允许快速接受、存储和传输数据，并且可以利用任何类型的寄存器来执行CPU所需的精确任务。用户不需要对寄存器有很多了解，因为CPU将其作为临时存储器和数据缓冲区。
• 寄存器作为从主存中复制数据的缓冲区，以便处理器在需要时可以访问它。数据存储在寄存器中，以便寄存器了解位置和地址，并可以利用该信息来确定IP地址。
• 根据要求，基址寄存器可以修改计算机操作或操作数，并且在计算机系统指令中，地址部分可能会添加到寄存器中。

每个CPU都有一些字节分配给它的寄存器。寄存器包含快速的存储器和系统操作的指令。由于编译器将临时数据存储在寄存器而不是RAM中，因此程序在系统中运行得比应该快。

为什么需要寄存器内存？

CPU寄存器对于快速处理指令非常有帮助。它位于计算机内存层次结构的顶部，并且比其他计算机内存速度快得多。可以将任何类型的小数据，包括寄存器、地址和指令，存储在其中。这些寄存器使CPU能够有效和有意义地工作。

高速缓存和寄存器之间的区别

尽管它们都通常存储数据，但高速缓存和寄存器之间存在很大的区别。高速缓存内存存储设备的所有频繁使用的数据和指令。因此，它加速了计算机的整体性能和操作。寄存器只存储一个项目的信息，例如计算机指令或特定数据的位置。

让我们讨论寄存器和高速缓存内存之间的区别。下表列出了根据其独特特性来比较这两个术语，以帮助更清楚和更易理解此主题。