Registrene Vs. cache

I hjertet av hver datamaskin ligger en mikroprosessor, en integrert krets som inneholder de essensielle elementer for å utføre aritmetikk, noe som gjør logiske sammenligninger og manipulere data. Komponentene er minnelagringselementer i form av registre og cache. Mikroprosessoren bruker registre for å utføre aritmetiske og få tilgang til data i minnet. Cache-minne gjør mikroprosessoren mer effektiv ved å lagre den verdifull tid.

Størrelse

En mikroprosessor har mer minne i form av cache enn det gjør som registre, men dette varierer etter prosessortypen. De tidligste mikroprosessorer, som for eksempel Motorola 6800, har omtrent et dusin åtte-bits og et par 16-bits registre, men ingen buffer. Mer moderne prosessorer, som ARM, et par dusin registre og flere megabyte cache. Noen få mikroprosessorer har hundrevis av registre, men det likevel utgjør mindre enn en tusendels størrelsen av bufferen.

tilkoblinger

Hvert register er direkte koblet inn i mikroprosessoren sentrale prosessorenheten. Noen av registrene kobles til de delene av prosessoren som utfører aritmetiske, andre kobler til prosessorens adresseringssystem som tillater det å få tilgang til RAM og andre data ytre til prosessoren. Som med registrene, er bufferminnet ligger på selve mikroprosessoren chip, koble til databaner som har tilgang til ekstern RAM. Når prosessoren trenger eksternt minne, ser det i sin cache først.

Hastighet

Både cache og registre er former for minne som opererer ved svært høye hastigheter. Registrene representerer den raskeste minne, etterfulgt av hurtigbufferen. Registrene er en integrert del av mikroprosessoren interne kretser, slik at prosessoren behøver ikke å vente med å hente registerinnholdene for som det gjør for ekstern RAM. Mikroprosessoren virker direkte på registre uten forsinkelser. Det tar fra en til 30 prosessor klokke sykluser - noen få nanosekunder - for prosessoren å hente data fra hurtigbufferen; skjønt det er langsommere og mindre enn direkte registrene, er det mye raskere enn den eksterne RAM.

Hensikt

Hvert register i en mikroprosessor har et bestemt formål. Noen registre holde tall for beregninger, andre lagre minneadresse steder for å lette tilgang til data. Mer avanserte prosessorer har registre for å få tilgang til grafiske displayfunksjonene. Når mikroprosessoren henter data fra eksterne RAM, det sparer data i cache. Neste gang prosessoren ønsker det samme minne, ser det i bufferen først. Hvis den finner det der, sparer prosessoren i seg selv ekstra tid å komme fra RAM igjen. Cache er veldig dynamisk; data i det er stadig overskrevet, og sjansene for å finne hyppig brukt data i det generelt kjøre om lag 85 prosent. Men dette er nok til å forbedre datamaskinens generelle ytelse.