Регистр против кэша против памяти: разница и сравнение

В кэш-памяти хранятся все часто используемые данные и инструкции устройства. В результате улучшается общая производительность и работа компьютера.

Напротив, регистр сохраняет только определенную часть информации, такую ​​как компьютерная инструкция или местоположение определенной части данных.

Компьютеры кэш это меньший и более быстрый компонент памяти между ЦП и основной памятью.

Чтобы эта конфигурация работала, кэш должна быть быстрее основной памяти.

Время обработки сведено к минимуму, поскольку в кэше хранятся часто используемые данные и инструкции.

Когда ему нужна инструкция или часть данных, ЦП ищет память в следующем порядке: кэш-память L1, кэш-память L2 и ОЗУ, с более длительным временем обработки для каждого необходимого уровня памяти.

Кэш L1 интегрирован непосредственно в микросхему ЦП.

Наименьший компонент хранения данных, интегрированный в ЦП, называется регистром.

Это области памяти, к которым процессор имеет прямой доступ.

Необходим регистр, достаточно большой для хранения инструкций.

Например, регистр в компьютере с 32-битными инструкциями должен иметь длину 32 бита.

Это сокращает время, необходимое для поиска информации, хранящейся в памяти.

Цена за байт выше, чем за кэш-память.

Основные выводы

1. Регистры — это небольшие, быстродействующие ячейки ЦП, в которых хранятся данные или инструкции для немедленной обработки.
2. Кэш-память — это промежуточный уровень хранения между регистрами и основной памятью, повышающий скорость извлечения данных.
3. Память относится к общей системе хранения данных в компьютере, включая ОЗУ, ПЗУ и кэш-память.

Регистр против кэша и памяти

Регистры являются самым быстрым типом памяти и расположены внутри процессора. Кэш — это разновидность высокоскоростной памяти, расположенная между процессором и основной памятью. Память, также известная как ОЗУ, является наиболее распространенным типом компьютерной памяти. Он используется для хранения данных и инструкций, к которым ЦП должен получить быстрый доступ.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	Зарегистрируйтесь	Кэш	Память
Обработка данных	Данные, которые процессор компьютера в данный момент обрабатывает, сохраняются в регистрах.	Недавно использованная информация/данные компьютера сохраняются в кеше.	Он напрямую взаимодействует с процессором
Адрес	Часть процессора компьютерного устройства.	На его материнской плате или внутри процессора.	В ЦП
Скорость доступа к памяти	Несколько операций за один такт.	намного быстрее, чем регистровая память	Сравнительно медленнее
Примеры	Петля	Кэш запросов к базе данных, кеш динамических страниц	ОЗУ, ПЗУ
утилита	Для обработки новых данных	Обнаружение ранее сохраненных данных	Обработка данных

Что такое кэш?

Кэш компьютера — это меньший по размеру и более быстрый компонент памяти между ЦП и основной памятью. Чтобы эта конфигурация работала. Кэш должен быть быстрее основной памяти.

Такой подход менее затратен, чем использование устройств быстрой памяти для реализации всей основной памяти.

Время обработки сведено к минимуму, поскольку в кэше хранятся часто используемые данные и инструкции. Когда ему нужна инструкция или часть данных, ЦП ищет память в следующем порядке: кэш-память L1, кэш-память L2 и ОЗУ, с более длительным временем обработки для каждого необходимого уровня памяти.

Если инструкция или данные не могут быть найдены в памяти, их необходимо искать на более медленном носителе данных, таком как жесткий диск или оптический диск.

Кэш L1 интегрирован непосредственно в чип процессора. Кэши L1 очень малы по размеру: от 8 до 128 КБ.

Хотя кэш L2 имеет гораздо большую емкость, от 64 КБ до 16 МБ, он лишь незначительно медленнее, чем кэш L1.

Современные процессоры поставляются с усовершенствованным кэшем передачи, своего рода кэшем L2, который встроен прямо в кристалл процессора.

Что такое регистр?

Наименьший компонент хранения данных, интегрированный в ЦП, называется регистром. Это области памяти, к которым процессор имеет прямой доступ.

Он может хранить инструкцию, адрес хранения или любой тип данных, например последовательность битов или отдельные символы, а также небольшой объем данных размером от 32 до 64 бит.

Необходим регистр, достаточно большой для хранения инструкций. Например, регистр в компьютере с 32-битными инструкциями должен иметь длину 32 бита.

Однако многие компьютеры включают меньшие регистры, такие как половинные регистры, для более коротких инструкций. Имена регистров могут быть случайными или числовыми, в зависимости от конструкции процессора и языковых стандартов.

Это сокращает время, необходимое для поиска информации, хранящейся в памяти.

ЦП может выполнять множество операций с содержимым регистров каждый такт.

Цена за байт выше, чем за кеш-память.

Что такое память?

Он содержит инструкции и информацию о запущенном приложении, которое необходимо процессору.

Объем памяти может варьироваться от нескольких гигабайт до терабайт. В отличие от доступа к памяти в регистре, ЦП обращается к памяти относительно медленно.

RAM и ROM — это две разные формы памяти. Вы не можете управлять памятью.

Важно отметить, что компьютер ограничен работой с данными, хранящимися в основной памяти.

Это элемент памяти, напрямую связанный с центральным процессором.

Основные различия между регистром, кешем и памятью

1. Данные, которые процессор компьютера в данный момент обрабатывает, сохраняются в регистрах. Недавно использованная информация/данные компьютера сохраняются в кеше.
2. Регистр является частью процессора компьютера, а кэш-память находится на материнской плате внутри процессора.
3. Регистр хранит данные временно для обработки, а кэш-память представляет собой высокоскоростную область хранения для дальнейшей обработки.
4. Цикл является примером регистра. Кэш запросов к базе данных и Кэш динамических страниц — это типы кэш-памяти.
5. Регистр используется для обработки новых данных. Кэш-память обнаруживает ранее сохраненные данные

Рекомендации

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

Последнее обновление: 29 июля 2023 г.