CPU暫存器與記憶體的差異

CPU暫存器與記憶體的差異？

有同事問處理器內的暫存器及外面RAM(記憶體)的差異,在此用一頁篇幅來說明其差異, 圖1是CPU 內部的示意圖。一個Process是透過內部暫存器的狀態並透過Pipe Line 架構從最近的Code cache 搬資料到instruction 暫存器。

為何一個系統記憶空間分成暫存器, 快取記憶體(Cache RAM), 一般RAM及存儲器(硬碟),其考量的是合理的成本下逹到最有效率的架構。

CPU 暫存器的數目與 CPU 本身的架構有著非常緊密的依存關係。除非使用另一種架構的處理器，否則您沒有辦法改變 CPU 暫存器的數目。也因為如此，CPU 暫存器的數目可被視為是個常數，要改變的話，必須花上很多精力與成本。

快取記憶體的作用是在有限而高速的 CPU 暫存器，以及比起來速度慢但容量大的主系統記憶體之間，建立一個緩衝區。快取記憶體的運作速度跟 CPU 一樣快，當 CPU 從快取記憶體中存取資料時，就不用花時間等待。

一般記憶體其速度慢於Cache memory, Cache memory 是rise and fall edge trigger,故其速度遠快於一般記憶體。

                                                                       圖1是CPU 內部的示意圖