Γιατί η εγγραφή σε οδηγίες είναι ταχύτερη;

Οι οδηγίες εγγραφής-καταχώρησης είναι ταχύτερες από τις οδηγίες μνήμης προς συμμετοχή ή εγγραφή σε μνήμη κυρίως λόγω των θεμελιωδών διαφορών στις ταχύτητες πρόσβασης μεταξύ μητρώων και μνήμης:

* γειτνίαση με την CPU: Τα μητρώα βρίσκονται * μέσα * Η CPU. Είναι μέρος της εσωτερικής αρχιτεκτονικής της CPU, άμεσα προσβάσιμη από τη μονάδα ALU (αριθμητική λογική μονάδα) και άλλες μονάδες επεξεργασίας. Αυτό σημαίνει ότι η πρόσβαση είναι απίστευτα γρήγορη, συνήθως λαμβάνει μόνο έναν μόνο κύκλο ρολογιού.

* ιεραρχία μνήμης: Η μνήμη (RAM) είναι εξωτερική της CPU. Η πρόσβαση στη μνήμη περιλαμβάνει μια πιο περίπλοκη διαδικασία:

* Μετάφραση διεύθυνσης: Η CPU πρέπει να μεταφράσει τη διεύθυνση μνήμης σε μια φυσική διεύθυνση.

* πρόσβαση προσωρινής μνήμης: Η CPU ελέγχει πρώτα την κρυφή μνήμη της (L1, L2, L3 Caches) για να διαπιστωθεί εάν τα δεδομένα υπάρχουν ήδη παρόντα. Εάν δεν είναι, απαιτείται βραδύτερη πρόσβαση στην κύρια μνήμη.

* Πρόσβαση μνήμης: Η πρόσβαση στην κύρια μνήμη περιλαμβάνει την αποστολή σημάτων πάνω από το δίαυλο συστήματος στις μάρκες RAM, περιμένοντας την ανάκτηση των δεδομένων και, στη συνέχεια, την αποστολή τους πίσω στην CPU. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντικά πιο αργή από την πρόσβαση στα μητρώα.

* Διαμάχη διαύλου: Πολλές συσκευές ενδέχεται να ανταγωνίζονται για πρόσβαση στο δίαυλο συστήματος, καθυστερώντας περαιτέρω την πρόσβαση στη μνήμη.

Συνοπτικά:Οι λειτουργίες εγγραφής σε καταχώριση παράκαναν όλες τις πολυπλοκότητες και τις καθυστερήσεις που σχετίζονται με την πρόσβαση στην κύρια μνήμη. Τα δεδομένα είναι ήδη "στο χέρι" μέσα στην CPU, επιτρέποντας πολύ ταχύτερη εκτέλεση. Η διαφορά στην ταχύτητα μπορεί να είναι τάξεις μεγέθους. Οι πρόσβαση στη μνήμη μπορούν να πάρουν δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες κύκλους ρολογιού, σε σύγκριση με έναν μόνο κύκλο για λειτουργίες μητρώου. Αυτός είναι ένας θεμελιώδης περιορισμός της αρχιτεκτονικής υπολογιστών.