Rejestr procesora

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy terminu w technice. Zobacz też: innego znaczenia tego słowa.

Rejestry procesora – komórki pamięci o niewielkich rozmiarach (najczęściej 4/8/16/32/64/128 bitów) umieszczone wewnątrz procesora i służące do przechowywania tymczasowych wyników obliczeń, adresów lokacji w pamięci operacyjnej itd. Większość procesorów przeprowadza działania wyłącznie korzystając z wewnętrznych rejestrów, kopiując do nich dane z pamięci i po zakończeniu obliczeń odsyłając wynik do pamięci.

Rejestry procesora stanowią najwyższy szczebel w hierarchii pamięci, będąc najszybszym z rodzajów pamięci komputera, zarazem najdroższą w produkcji, a co za tym idzie – o najmniejszej pojemności. Realizowane zazwyczaj za pomocą przerzutników dwustanowych, z reguły jako tablica rejestrów (blok rejestrów, z ang. register file).

Liczba rejestrów zależy od zastosowania procesora i jest jednym z kryteriów podziału procesorów na klasy CISC i RISC. Proste mikroprocesory mają tylko jeden rejestr danych zwany akumulatorem, procesory stosowane w komputerach osobistych – kilkanaście, natomiast procesory w komputerach serwerowych mogą mieć ich kilkaset.

Podział ze względu na zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Rejestry, ze względu na zastosowanie, można podzielić m.in. na:

  • rejestry danych – do przechowywania danych całkowitoliczbowych, np. argumentów i wyników obliczeń,
  • rejestry adresowe – do przechowywania adresów i uzyskiwania dostępu do pamięci, wśród nich wyróżnić można rejestry segmentowe,
  • rejestry ogólnego zastosowania (ang. general purpose), będące połączeniem dwóch powyższych typów, czyli mogące przechowywać zarówno dane, jak i adresy,
  • rejestry zmiennoprzecinkowe – do przechowywania i wykonywania obliczeń na liczbach zmiennoprzecinkowych, z reguły znajdujące się w oddzielnym bloku funkcjonalnym procesora, zwanym koprocesorem (FPU),
  • rejestry stałych – przechowujące stałe, jedynie do odczytu,
  • rejestry wektorowe – przechowujące dane do jednoczesnego przetwarzania wielu danych przez instrukcje typu SIMD,
  • rejestry specjalne, określające stan wykonania, wśród nich wymienić można rejestr wskaźnika instrukcji, wskaźnik stosu, rejestr flag procesora,
  • rejestry instrukcji – do przechowywania obecnie przetwarzanej instrukcji

Liczba rejestrów[edytuj | edytuj kod]

Poniższa tabela przedstawia liczbę ogólnych i zmiennoprzecinkowych rejestrów w niektórych architekturach procesorów.

Architektura
procesora
Liczba rejestrów
ogólnego zastosowania zmiennoprzecinkowych
x86 8 8[1]
x86-64 16 16[2]
IA-64 128 128
SPARC 32 32[3]
IBM POWER 32 32
PA-RISC 32 32
DEC Alpha 32 32
6502 3 0
PIC 1 0
ARM 16 32[4]

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Ta liczba odnosi się do rejestrów x87, procesory z rozszerzeniem SSE mają 8 dodatkowych rejestrów XMM. Pierwsze procesory x86 były jednak pozbawione jednostki i rejestrów zmiennoprzecinkowej.
  2. Ta liczba odnosi się do rejestrów XMM jednostki SSE, procesory mają jednak dodatkowe 8 rejestrów x87.
  3. Ze względu na zastosowany w tej architekturze procesorów mechanizm przesuwanych okien rejestrów, jest to liczba rejestrów widocznych w przez oprogramowanie w danym momencie, a nie ogólna liczba rejestrów dostępnych w procesorze.
  4. Liczba ta odnosi się do 64-bitowych rejestrów jednostki NEON. Jednostka zmiennoprzecinkowa jest jednak opcjonalna w architekturze ARM. Ponadto istnieją jej inne implementacje i tryby pracy, w efekcie których liczba dostępnych rejestrów może być różna.