Reģistra atmiņa ir mazākā un ātrākā atmiņa datorā. Tā nav galvenās atmiņas daļa un atrodas CPU reģistru veidā, kas ir mazākie datu uzglabāšanas elementi. Reģistrā īslaicīgi tiek glabāti bieži izmantotie dati, instrukcijas un atmiņas adrese, kas jāizmanto centrālajam procesoram. Tajos ir instrukcijas, kuras pašlaik apstrādā centrālais procesors. Lai tos varētu apstrādāt, visi dati ir jāiziet cauri reģistriem. Tātad CPU tos izmanto, lai apstrādātu lietotāju ievadītos datus.

Reģistros ir neliels datu apjoms no 32 bitiem līdz 64 bitiem. CPU ātrums ir atkarīgs no CPU iebūvēto reģistru skaita un lieluma (bitu skaita). Reģistri var būt dažāda veida atkarībā no to lietojuma. Daži no plaši izmantotajiem reģistriem ir akumulators vai maiņstrāva, datu reģistrs vai DR, adrešu reģistrs jeb AR, programmu skaitītājs (PC), I/O adrešu reģistrs un citi.

Reģistra atmiņas arhitektūra

• Šo arhitektūru vada instrukcijas, ar kurām tiek veiktas darbības ar reģistriem un atmiņu. Arhitektūra tiek saukta par reģistru un atmiņas arhitektūru, ja visi operandi ir ietverti reģistrā.
• Operācijai var būt divi operandi: viens no tiem var būt atmiņā un otrs reģistrā. No otras puses, abi darbības operandi atrodas vai nu reģistrā, vai atmiņā, kas to atšķir no citām arhitektūrām.
• Šīs atmiņas piemēri ir Intel x86 un IBM System/360.

• CPU reģistru skaits ir mazāks, un tie ir arī mazi. Tā izmērs ir mazāks par 64 bitiem. Tas ir ātrāks, salīdzinot ar diska atmiņu un primāro atmiņu. Vispārēja pielietojuma reģistru lielums ietekmē vārda lielumu.
• Dators sniedz norādījumus par reģistrācijas numuru un reģistra adresi. Dažādi reģistra identifikatori ietver R0, R1, R7, SP un PC. Reģistrs kalpo kā savienojuma punkts starp programmu un sistēmas datu krātuvi.

Datoru reģistru veidi un funkcijas:

Ieneses, dekodēšanas un izpildes darbības ir trīs svarīgas datora reģistru lomas. Reģistrs apkopo un glabā lietotāja sniegtos datu norādījumus norādītajā vietā. Instrukcijas tiek atšifrētas un apstrādātas, lai nodrošinātu lietotājam vēlamo rezultātu. Lai nodrošinātu, ka lietotājs saņem un saprot rezultātus, kā paredzēts, informācija ir rūpīgi jāapstrādā. Reģistri saprot uzdevumus un saglabā tos datora atmiņā. Tas pats tiek nodrošināts lietotājam pēc viņa pieprasījuma. Apstrāde tiek veikta saskaņā ar lietotāja prasībām. Datorsistēma izmanto dažādus reģistrus, lai saglabātu datus un samazinātu atmiņas izmantošanu. Katram CPU izmantotajam reģistram ir unikāla funkcija. Tālāk ir aprakstīti izplatīto reģistru veidi.

Datu reģistrs:Tas ir 16 bitu reģistrs, kas tiek izmantots, lai saglabātu operandus (mainīgos), kas jādarbina procesoram. Tas īslaicīgi saglabā datus, kas tiek pārsūtīti uz perifērijas ierīci vai saņemti no tās.Programmu skaitītājs (PC):Tajā ir nākamās instrukcijas atmiņas vietas adrese, kas jāiegūst pēc pašreizējās instrukcijas pabeigšanas. Tātad, tas tiek izmantots, lai uzturētu dažādu programmu izpildes ceļu un tādējādi izpilda programmas pa vienam, kad tiek izpildīta iepriekšējā instrukcija.Instruktoru reģistrācija:Tas ir 16 bitu reģistrs. Tas saglabā instrukcijas, kas tiek iegūtas no galvenās atmiņas. Tātad, to izmanto, lai turētu instrukciju kodus, kas ir jāizpilda. Vadības bloks ņem norādījumus no Instruktora reģistra, pēc tam atkodē un izpilda tos.Akumulatoru reģistrs:Tas ir 16 bitu reģistrs, kas tiek izmantots, lai saglabātu sistēmas radītos rezultātus. Piemēram, CPU ģenerētie rezultāti pēc apstrādes tiek saglabāti maiņstrāvas reģistrā.Adrešu reģistrs:Tas ir 12 bitu reģistrs, kurā tiek saglabāta tās atmiņas vietas adrese, kurā atmiņā tiek glabāti norādījumi vai dati.I/O adrešu reģistrs:Tās uzdevums ir norādīt konkrētas I/O ierīces adresi.I/O bufera reģistrs:Tās uzdevums ir apmainīties ar datiem starp I/O moduli un centrālo procesoru.

Reģistra atmiņas izmantošana

• CPU vajadzības gadījumā var piekļūt bieži izmantotajiem datiem, instrukcijām un to visu adresei un atrašanās vietai no reģistriem. Reģistrā tiek saglabātas instrukcijas, kuras CPU apstrādās. Pirms apstrādes visiem datiem ir jāiziet cauri reģistriem. Līdz ar to varam secināt, ka lietotāji ievada datus reģistros, lai tos apstrādātu centrālais procesors.
• Reģistri nodrošina ātru datu pieņemšanu, glabāšanu un pārsūtīšanu, un jebkura veida reģistrs tiek izmantots, lai veiktu precīzus uzdevumus, kas nepieciešami CPU. Lietotājiem nav jābūt ļoti zinošiem par reģistru, jo centrālais procesors to glabā kā pagaidu atmiņu un datu buferi.
• Reģistri darbojas kā buferi datu kopēšanai no galvenās atmiņas, lai procesors varētu tiem piekļūt, kad vien tas ir nepieciešams. Dati tiek glabāti reģistrā, lai reģistrs zinātu atrašanās vietu un adresi un varētu izmantot šo informāciju IP adrešu noteikšanai.
• Atbilstoši prasībām bāzes reģistrs var modificēt datora darbības vai operandus, un datorsistēmas instrukcijās adreses daļu var pievienot reģistram.

Katram CPU reģistriem ir piešķirti daži baiti. Reģistrā ir ātra atmiņa un instrukcijas darbam ar sistēmu. Tā kā kompilators uzglabā pagaidu datus reģistrā, nevis RAM, caur kuru programmas darbojas ātrāk, nekā tām vajadzētu sistēmā.

Kāpēc mums ir nepieciešama reģistra atmiņa?

CPU reģistri ir ļoti noderīgi, lai ātri apstrādātu norādījumus. Tā atrodas datora atmiņas hierarhijas augšgalā un ir ievērojami ātrāka salīdzinājumā ar citu datora atmiņu. Tur var glabāt jebkāda veida mazus datus, tostarp reģistrus, adreses un instrukcijas. Šie reģistri nodrošina CPU efektīvu un jēgpilnu darbību.

koku un grafu teorija

Atšķirība starp kešatmiņu un reģistru

Lai gan tie abi parasti glabā datus, kešatmiņa un reģistri ievērojami atšķiras viens no otra. Visi ierīces bieži izmantotie dati un instrukcijas tiek saglabāti kešatmiņā. Rezultātā tas paātrina arī datora vispārējo veiktspēju un darbību. Savukārt reģistrā tiek glabāta tikai viena informācija, piemēram, datora instrukcija vai konkrēta datu atrašanās vieta.

Apspriedīsim atšķirību starp reģistru un kešatmiņu. Tālāk ir sniegta tabula, kurā mēs salīdzinām abus terminus, pamatojoties uz to unikālajām īpašībām, lai palīdzētu padarīt šo tēmu skaidrāku un saprotamāku.