Prečo sa v CPU vyžaduje sada registrov?

Sada registrov je v CPU rozhodujúca z niekoľkých dôvodov, všetko, čo sa vrací na rýchlosť a efektívnosť:

* rýchly prístup: Registre sú najrýchlejšie miesta pamäť, ktoré sú prístupné CPU. Prístup k údajom v registroch je výrazne rýchlejší ako prístup k údajom v RAM (hlavná pamäť) alebo dokonca vyrovnávacej pamäte. Tento rozdiel v rýchlosti je základom výkonu akéhokoľvek procesora.

* Častý prístup k údajom: CPU musí počas vykonávania programu neustále pristupovať a manipulovať s údajmi. Udržiavanie často používaných údajov v registroch minimalizuje čas strávený načítaním údajov z pomalších pamäťových miest. Pokyny často fungujú na operandoch priamo z registrov.

* Znížené prístupy do pamäte: Držaním často používaných údajov v registroch môže CPU dramaticky znížiť počet prístupov do pamäte. Pamäťové prístupy sú v porovnaní s operáciami registra relatívne pomalé, čím sa vytvára úzke miesto, ak sa nebude efektívne spravovať. Minimalizácia prístupov pamäte priamo zlepšuje výkon.

* Výučba potrubia a paralelizmus: Moderné CPU používajú potrubie a ďalšie techniky paralelného spracovania. Registre sú nevyhnutné na efektívne riadenie toku údajov v rámci týchto paralelných procesov. Umožňujú rôznym fázam plynovodu prístup k údajom súbežne bez tvrdenia.

* Operand Storage pre pokyny: Mnoho pokynov vyžaduje, aby sa na ňom fungovalo viacero operandov (dátové položky). Registre poskytujú okamžité úložisko pre tieto operandy, čo umožňuje rýchle vykonanie výučby.

* Program Counter (PC): Programový počítadlo, rozhodujúci register, drží adresu nasledujúcej pokynov, ktorá sa má vykonať. Efektívne riadenie počítača je nevyhnutné pre tok vykonávania programu.

* Stav registruje: Registre tiež sledujú stav CPU (napr. Vlajky označujúce aritmetické pretečenie, prenosné bity, nulové výsledky atď.). Tieto informácie o stave sú potrebné pre podmienené vetvenie a ďalšie mechanizmy riadiaceho toku.

Stručne povedané, bez registra, CPU by bol nútený spoliehať sa na pomalšie prístupy pamäte pre každú operáciu, čo by malo za následok dramaticky pomalšie vykonávanie programu. Registre pôsobia ako vysokorýchlostné škrabance CPU, ktoré sú nevyhnutné na dosiahnutie prijateľných úrovní výkonu.

• Predchádzajúca strana: Aké rýchle je jadro i7? 
• Ďalšia strana: Koľko typov mikro operácií vykonávaných CPU?