Co to jest rejestr procesora?
Najszybszym dostępem do pamięci, którą można zapisać na komputerowym urządzeniu przetwarzającym (CPU), jest rejestr procesora. Architektury komputerowe projektują zdolność rejestrów procesorów do pamięci podręcznej procesora, dzięki czemu mogą być tam przechowywane wartości uzyskiwane regularnie przez procesy komputerowe. Procesy mogą szybko uzyskiwać dostęp i wykonywać się na podstawie tych przechowywanych wartości. Ponieważ rejestry procesora są przechowywane w CPU, są one uważane za najwyższy poziom hierarchii pamięci, a przydział zwykle zależy od zmiennych. Po przetworzeniu dane są następnie przywracane do pamięci podręcznej, pamięci o dostępie swobodnym (RAM) lub na dysku twardym.
Procesory komputerowe mają rejestry różnych typów, zgodnie z instrukcjami lub testami, które działają na nich lub według ich specyficznej zawartości. Rejestry danych, adresów i ogólnego przeznaczenia zawierają wartości matematyczne i adresy do przechowywania w pamięci. Istnieją rejestry warunkowe z wartościami prawdy dla logicznych instrukcji operacji, rejestry stałe z wartościami tylko do odczytu, takimi jak pi i zero, oraz rejestry specjalnego przeznaczenia, które przechowują licznik programu, rejestr stanu i wskaźniki stosu do wykorzystania pamięci stosu. Rejestry kontrolne zawierają instrukcje z zestawu instrukcji wbudowanego w architekturę procesora; a kilka z nich pobiera z pamięci RAM i obwodów procesora, które uzyskują dostęp do buforów pamięci, danych pamięci, zakresów typów pamięci i adresów. Zmienne nieprzypisane do rejestru procesora są przechowywane w pamięci RAM i ładowane do i do operacji odczytu i zapisu, jednak mają one wolniejsze przetwarzanie.
Znając różnicę prędkości między przetwarzaniem w rejestrach a pamięcią RAM, programiści kompilatorów programów komputerowych zwykle projektują swoje programy tak, aby działały jak najwięcej w pamięci rejestrów procesorów, aby szybko działać funkcje. W przypadku programów kompilujących just-in-time technika alokacji rejestrów znana jako alokacja skanowania liniowego śledzi operacje rejestrów i szybko uwalnia moc obliczeniową rejestru do programu. Techniki alokacji rejestrów próbują przypisać jak najwięcej zmiennych programu przypisanych do rejestrów oraz w przepływie operacji, który maksymalizuje najmniejszą liczbę rejestrów w celu szybkiego kompilacji.
Ponieważ wiele rejestrów procesorów służy do tymczasowego przechowywania zmiennych i zestawów instrukcji, wszystkie operacje do wykorzystania w programie mogą być przechowywane w celu manipulacji przez CPU. Podczas pracy procesor najpierw szuka w pamięci podręcznej procesorów rejestrów kopii wszelkich danych, które mają być przetwarzane w operacjach odczytu, zapisu lub przenoszenia, a następnie szuka pamięci RAM i dodatkowej pamięci na dyskach twardych. Od 2011 r. Większość procesorów utrzymuje trzy indywidualne pamięci podręczne. Pamięci podręczne instrukcji dotyczą pobierania wykonywanych instrukcji, bufor podobny do translacji przyspiesza translację adresów dla adresów wirtualnych na fizyczne, a pamięć podręczna przechowuje wielopoziomową hierarchiczną pamięć danych, którymi można manipulować za pomocą zestawu instrukcji rejestru procesora.