Πώς τα μητρώα, ως κρίσιμο στοιχείο της μνήμης, συμβάλλουν στο συνολικό σύστημα πληροφορικής;

Τα μητρώα δεν είναι ένα * στοιχείο * της μνήμης με την έννοια ότι η RAM ή η ROM είναι. Αντ 'αυτού, είναι ένας τύπος * της μνήμης, αλλά ένα δραστικά διαφορετικό που βρίσκεται απευθείας * στο * το CPU. Αυτή η κρίσιμη διαφορά είναι το κλειδί για τη συμβολή της απόδοσης.

Τα μητρώα συμβάλλουν στη συνολική απόδοση του συστήματος υπολογιστών με διάφορους τρόπους:

* Εξαιρετικά γρήγορη πρόσβαση: Τα μητρώα προσφέρουν τις ταχύτερες ταχύτητες πρόσβασης μνήμης που διατίθενται σε ένα σύστημα υπολογιστή. Είναι ενσωματωμένα απευθείας στον τομέα της CPU, που σημαίνει ανάκτηση δεδομένων και η τροποποίηση διαρκεί μόνο λίγους κύκλους ρολογιού. Αυτό είναι τάξεις μεγέθους ταχύτερα από την πρόσβαση στη μνήμη RAM.

* Άμεση χειραγώγηση CPU: Τα μητρώα είναι άμεσα προσβάσιμα από την CPU χωρίς να χρειάζεται να περάσουν από οποιαδήποτε ενδιάμεσα βήματα, όπως η πρόσβαση στο δίαυλο μνήμης. Αυτό εξαλείφει τη σημαντική καθυστέρηση.

* Επεξεργασία οδηγιών: Τα μητρώα είναι ο κύριος χώρος εργασίας για την CPU. Οι οδηγίες λαμβάνουν τελεστές από τους καταχωρητές, εκτελούν υπολογισμούς και αποθηκεύουν τα αποτελέσματα πίσω σε καταχωρητές πριν μετακινήσετε τα δεδομένα σε πιο αργά εξαρτήματα μνήμης, αν χρειαστεί. Αυτό καθιστά την εκτέλεση διδασκαλίας σημαντικά ταχύτερη.

* Μειωμένη πρόσβαση μνήμης σημεία συμφόρησης: Διατηρώντας συχνά χρησιμοποιούμενα δεδομένα σε καταχωρητές, η CPU αποφεύγει συνεχώς την πρόσβαση σε βραδύτερη μνήμη RAM. Αυτό ελαχιστοποιεί τα σημεία συμφόρησης πρόσβασης μνήμης, έναν κοινό περιοριστή απόδοσης σε πολλά συστήματα υπολογιστών. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις επαναλήψεις βρόχου ή τους πολύπλοκους υπολογισμούς όπου τα ίδια δεδομένα επαναχρησιμοποιούνται επανειλημμένα.

* Βελτιωμένο αγωγό εντολών: Οι σύγχρονες CPU χρησιμοποιούν τους αγωγούς για την εκτέλεση πολλαπλών οδηγιών ταυτόχρονα. Η άμεση διαθέσιμη δεδομένα σε μητρώα διευκολύνει αυτόν τον αγωγό, αυξάνοντας τη συνολική απόδοση οδηγιών.

* Βελτιστοποιήσεις μεταγλωττιστή: Οι μεταγλωττιστές χρησιμοποιούν αλγόριθμους κατανομής μητρώου για να τοποθετήσουν στρατηγικά συχνά χρησιμοποιούμενες μεταβλητές σε μητρώα, βελτιστοποιώντας περαιτέρω την απόδοση των προγραμμάτων.

Στην ουσία, τα μητρώα λειτουργούν ως μια super-fast cache εντός της CPU, επιταχύνοντας δραματικά την επεξεργασία των δεδομένων ελαχιστοποιώντας το χρόνο που δαπανάται για τη λήψη και την αποθήκευση πληροφοριών. Είναι οι εργασιακές μηχανές της CPU, επιτρέποντας την εκτέλεση υψηλής ταχύτητας των οδηγιών που τελικά καθορίζουν τη συνολική ανταπόκριση και την απόδοση ολόκληρου του υπολογιστή. Ενώ άλλα εξαρτήματα μνήμης είναι απαραίτητα για την αποθήκευση μεγαλύτερων ποσοτήτων δεδομένων, τα μητρώα είναι κρίσιμα για την ταχύτητα με την οποία επεξεργάζονται τα δεδομένα αυτά.