寄存器 vs 缓存 vs 内存：差异与比较

高速缓存存储设备的所有常用数据和指令。 结果，它提高了计算机的总体性能和操作。

相反，寄存器只保存特定的信息，例如计算机指令或特定数据的位置。

计算机 缓存 是 CPU 和主存之间更小更快的内存组件。

要使此配置正常运行， 缓存 必须比主存储器快。

由于高速缓存存储经常使用的数据和指令，因此处理时间被最小化。

当需要一条指令或一段数据时，CPU按照以下顺序查找内存：L1缓存、L2缓存、RAM，所需的每一级内存处理时间较长。

一级缓存直接集成到 CPU 芯片中。

集成到 CPU 中的最小数据保存组件称为寄存器。

这些是 CPU 可以直接访问的内存区域。

一个足以存储指令的寄存器是必不可少的。

例如，具有 32 位指令的计算机中的寄存器必须是 32 位长。

它减少了定位内存存储信息所需的时间。

每字节的价格高于 高速缓存存储器.

关键精华

1. 寄存器是 CPU 中小型、快速的存储位置，用于保存数据或指令以供立即处理。
2. 高速缓存是介于寄存器和主存之间的中间存储层，提高了数据检索速度。
3. 内存是指计算机中的整体存储系统，包括RAM、ROM和高速缓存。

注册与缓存和内存

寄存器是最快的存储类型，位于处理器内部。 高速缓存是一种位于 CPU 和主存之间的高速存储器。 内存，也称为 RAM，是最常见的计算机存储类型。 用于存放CPU需要快速访问的数据和指令。

对比表

比较参数	注册	缓存	内存
数据处理	计算机 CPU 当前正在处理的数据存储在寄存器中。	最近使用的计算机信息/数据存储在缓存中。	它直接与CPU交互
地理位置	计算机设备 CPU 的一部分。	在其主板上或 CPU 内部。	在中央处理器
内存访问速度	单个时钟周期内的多个操作。	比寄存器内存快得多	比较慢
国际私人包机价格项目范例	循环	数据库查询缓存、动态页面缓存	内存、只读存储器
效用	用于处理新数据	检测先前存储的数据	处理数据

什么是缓存？

计算机的高速缓存是 CPU 和主存之间较小但速度较快的内存组件。 为了让这个配置起作用。 高速缓存必须比主内存更快。

这种方法比使用快速存储设备来实现整个主存储器成本更低。

由于高速缓存存储经常使用的数据和指令，因此处理时间被最小化。 当需要一条指令或一段数据时，CPU按照以下顺序查找内存：L1缓存、L2缓存、RAM，所需的每一级内存处理时间较长。

如果在内存中找不到指令或数据，则必须在较慢的存储介质（如硬盘或光盘）上查找。

L1缓存直接集成到CPU芯片中。 L1 缓存的大小非常小，范围从 8 KB 到 128 KB。

尽管 L2 缓存的容量更大，范围从 64 KB 到 16 MB，但它只比 L1 缓存慢一点点。

现代处理器配备了高级传输缓存，这是一种直接集成到处理器芯片中的二级缓存。

什么是注册？

集成到 CPU 中的最小数据保存组件称为寄存器。 这些是 CPU 可以直接访问的内存区域。

它可以存储指令、存储地址或任何类型的数据，例如位序列或单个字符，并且可以容纳 32 到 64 位之间的少量数据。

一个足以存储指令的寄存器是必不可少的。 例如，具有 32 位指令的计算机中的寄存器必须是 32 位长。

然而，许多计算机包括更小的寄存器，例如半寄存器，用于更短的指令。 根据处理器设计和语言标准，寄存器名称可以是随机的或数字的。

它减少了定位内存存储信息所需的时间。

CPU 可以在每个时钟周期对寄存器内容执行许多操作。

每字节的价格高于高速缓存。

什么是记忆？

它包含有关 CPU 需要的正在运行的应用程序的指令和信息。

内存大小可以从几 GB 到 TB 不等。 与寄存器中的内存访问相比，CPU 访问内存的速度相对较慢。

RAM和ROM是两种不同形式的存储器。 你不能指挥记忆。

值得注意的是，计算机仅限于处理存储在主存储器中的数据。

它是直接与中央处理器单元通信的存储元件。

寄存器与高速缓存和内存之间的主要区别

1. 计算机 CPU 当前正在处理的数据存储在寄存器中。 计算机最近使用的信息/数据存储在缓存中。
2. 寄存器是计算机CPU的一部分，而缓存则位于CPU内部的主板上
3. 寄存器暂时存储数据以供处理，而高速缓冲存储器是高速存储区域以供进一步处理。
4. 循环是寄存器的一个例子。 数据库查询缓存和动态页面缓存是缓存内存的类型。
5. 寄存器用于处理新数据。 高速缓存检测先前存储的数据

参考资料

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

最后更新时间：29 年 2023 月 XNUMX 日