レジスタ vs キャッシュ vs メモリ: 違いと比較

キャッシュ メモリには、デバイスで頻繁に使用されるデータと命令がすべて格納されます。 その結果、コンピュータの一般的なパフォーマンスと操作が向上します。

対照的に、レジスターは、コンピューターの命令や特定のデータの場所など、特定の情報のみを保存します。

コンピューター キャッシュ CPU とメイン メモリの間にある、より小型で高速なメモリ コンポーネントです。

この構成が機能するには、 キャッシュ メインメモリよりも高速である必要があります。

キャッシュには頻繁に使用されるデータと命令が保存されるため、処理時間は最小限に抑えられます。

命令またはデータが必要な場合、CPU は次の順序でメモリを検索します: L1 キャッシュ、L2 キャッシュ、および RAM。必要なメモリのレベルごとに処理時間が長くなります。

L1 キャッシュは、CPU チップに直接統合されています。

CPU に統合された最小のデータ保持コンポーネントは、レジスタと呼ばれます。

これらは、CPU が直接アクセスできるメモリ領域です。

命令を格納するのに十分な大きさのレジスタが不可欠です。

たとえば、32 ビットの命令を持つコンピュータのレジスタは、32 ビット長でなければなりません。

メモリに保存された情報を見つけるのに必要な時間を短縮します。

バイトあたりの価格は キャッシュメモリ.

主要な取り組み

1. レジスタは、CPU 内の小さくて高速な記憶域であり、データまたは命令をすぐに処理するために保持します。
2. キャッシュ メモリは、レジスタとメイン メモリの間の中間ストレージ レベルであり、データの取得速度が向上します。
3. メモリとは、RAM、ROM、およびキャッシュ メモリを含む、コンピュータ内のストレージ システム全体を指します。

レジスタ vs キャッシュとメモリ

レジスターは最も高速なタイプのストレージであり、プロセッサー内にあります。 キャッシュは、CPU とメイン メモリの間に配置される一種の高速メモリです。 RAM とも呼ばれるメモリは、最も一般的なタイプのコンピュータ ストレージです。 CPUがすばやくアクセスする必要があるデータと命令を保存するために使用されます。

比較表

比較のパラメータ	登録する	キャッシュ	メモリ
データ処理	コンピューターの CPU が現在処理しているデータは、レジスターに格納されます。	コンピュータの最近使用された情報/データがキャッシュに保存されます。	CPUと直接やり取りします
会場	コンピュータ デバイスの CPU の一部。	マザーボード上または CPU 内部。	CPUでは
メモリアクセス速度	XNUMX つのクロック サイクルでの複数の操作。	レジスタメモリよりもはるかに高速	比較的遅い
例	ループ	データベース クエリ キャッシュ、動的ページ キャッシュ	ラム、ロム
ユーティリティ	新しいデータを処理するため	以前に保存されたデータの検出	データの処理

キャッシュとは？

コンピュータのキャッシュは、CPU とメイン メモリの間にある、より小型で高速なメモリ コンポーネントです。 この構成が機能するには。 キャッシュはメイン メモリよりも高速である必要があります。

このアプローチは、高速メモリ デバイスを使用してメイン メモリ全体を実装するよりも低コストです。

キャッシュには頻繁に使用されるデータと命令が保存されるため、処理時間は最小限に抑えられます。 命令またはデータが必要な場合、CPU は L1 キャッシュ、L2 キャッシュ、RAM の順序でメモリを検索します。必要なメモリのレベルごとに処理時間は長くなります。

命令またはデータがメモリ内に見つからない場合は、ハード ドライブや光ディスクなどの低速のストレージ メディアで検索する必要があります。

L1 キャッシュは CPU チップに直接統合されています。 L1 キャッシュのサイズは非常に小さく、8 KB ～ 128 KB の範囲です。

L2 キャッシュの容量は 64 KB から 16 MB と非常に大きく、L1 キャッシュよりわずかに遅いだけです。

最新のプロセッサには、プロセッサ チップに統合された一種の L2 キャッシュである、高度な転送キャッシュが付属しています。

レジスターとは何ですか?

CPU に統合された最小のデータ保持コンポーネントは、レジスタと呼ばれます。 これらは、CPU が直接アクセスできるメモリ領域です。

命令、ストレージ アドレス、またはビット シーケンスや個々の文字などの任意のタイプのデータを格納でき、32 ～ 64 ビットの少量のデータを保持できます。

命令を格納するのに十分な大きさのレジスタが不可欠です。 たとえば、32 ビットの命令を持つコンピュータのレジスタは、32 ビット長でなければなりません。

ただし、多くのコンピューターには、命令を短くするために、ハーフ レジスターなどの小さなレジスターが含まれています。 レジスタ名は、プロセッサの設計と言語の標準に基づいて、ランダムまたは数値にすることができます。

メモリに保存された情報を見つけるのに必要な時間を短縮します。

CPU は、クロック サイクルごとにレジスタの内容に対して多くの操作を実行できます。

バイトあたりの価格は、キャッシュ メモリよりも高くなります。

メモリとは何ですか？

これには、CPU が必要とする実行中のアプリケーションに関する指示と情報が含まれています。

メモリー・サイズは、数ギガバイトから数テラバイトまでさまざまです。 レジスタ内のメモリ アクセスとは対照的に、CPU は比較的ゆっくりとメモリにアクセスします。

RAM と ROM は、メモリの XNUMX つの異なる形式です。 メモリに命令することはできません。

コンピュータは、メイン メモリに格納されているデータの操作に限定されていることに注意してください。

これは、中央処理装置と直接通信するメモリ要素です。

レジスタとキャッシュとメモリの主な違い

1. コンピューターの CPU が現在処理しているデータはレジスターに保管されます。 コンピューターが最近使用した情報/データはキャッシュに保存されます。
2. レジスタはコンピュータ CPU の一部であり、キャッシュ メモリは CPU 内のマザーボード上にあります。
3. レジスタは処理のためにデータを一時的に保存し、キャッシュ メモリはさらなる処理のための高速記憶領域です。
4. ループはレジスタの一例です。 データベース クエリ キャッシュとダイナミック ページ キャッシュは、キャッシュ メモリのタイプです。
5. 新しいデータの処理にはレジスタが使用されます。 キャッシュメモリは、以前に保存されたデータを検出します

参考文献

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/17356.17400
2. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/73141.74849

最終更新日 : 29 年 2023 月 XNUMX 日