Der Registerspeicher ist der kleinste und schnellste Speicher in einem Computer. Es ist kein Teil des Hauptspeichers und befindet sich in der CPU in Form von Registern, den kleinsten Datenspeicherelementen. Ein Register speichert vorübergehend häufig verwendete Daten, Anweisungen und Speicheradressen, die von der CPU verwendet werden sollen. Sie enthalten Anweisungen, die gerade von der CPU verarbeitet werden. Alle Daten müssen Register durchlaufen, bevor sie verarbeitet werden können. Daher werden sie von der CPU verwendet, um die von den Benutzern eingegebenen Daten zu verarbeiten.

Register enthalten eine kleine Datenmenge von etwa 32 bis 64 Bit. Die Geschwindigkeit einer CPU hängt von der Anzahl und Größe (Anzahl der Bits) der in der CPU integrierten Register ab. Register können je nach Verwendungszweck unterschiedlicher Art sein. Zu den am häufigsten verwendeten Registern gehören Akkumulator oder AC, Datenregister oder DR, Adressregister oder AR, Programmzähler (PC), E/A-Adressregister und mehr.

Architektur des Registerspeichers

• Diese Architektur wird durch Anweisungen gesteuert, mit denen Operationen an den Registern und im Speicher ausgeführt werden sollen. Die Architektur wird als Register-plus-Speicher-Architektur bezeichnet, wenn alle Operanden im Register enthalten sind.
• Eine Operation kann zwei Operanden haben: Einer davon kann im Speicher und der andere in einem Register liegen. Andererseits befinden sich beide Operanden der Operation entweder im Register oder im Speicher, was sie von anderen Architekturen unterscheidet.
• Beispiele für diesen Speicher sind Intel x86 und IBM System/360.

• Die Anzahl der Register in der CPU ist geringer und sie sind auch kleiner. Seine Größe beträgt weniger als 64 Bit. Es ist schneller als Festplattenspeicher und Primärspeicher. Die Größe von Allzweckregistern beeinflusst die Wortgröße.
• Der Computer liefert Anweisungen für die Registrierungsnummer und die Adresse des Registers. Zu den verschiedenen Registerkennungen gehören R0, R1, R7, SP und PC. Ein Register dient als Verbindungspunkt zwischen einem Programm und dem Datenspeicher des Systems.

Arten und Funktionen von Computerregistern:

Die Abruf-, Dekodierungs- und Ausführungsvorgänge sind die drei wichtigen Rollen, die Computerregister spielen. Das Register sammelt und speichert vom Benutzer bereitgestellte Datenanweisungen am vorgesehenen Ort. Die Anweisungen werden entschlüsselt und verarbeitet, um dem Benutzer die gewünschte Ausgabe bereitzustellen. Um sicherzustellen, dass der Benutzer die Ergebnisse wie erwartet erhält und versteht, müssen die Informationen gründlich verarbeitet werden. Die Register verstehen die Aufgaben und speichern sie im Speicher des Computers. Dasselbe wird einem Benutzer auf Anfrage zur Verfügung gestellt. Die Verarbeitung erfolgt entsprechend den Nutzeranforderungen. Das Computersystem verwendet eine Vielzahl von Registern, um Daten zu speichern und die Speichernutzung zu reduzieren. Jedes von der CPU verwendete Register hat eine eindeutige Funktion. Nachfolgend werden die Arten gemeinsamer Register beschrieben.

Datenregister:Es handelt sich um ein 16-Bit-Register, das zum Speichern von Operanden (Variablen) verwendet wird, die vom Prozessor verarbeitet werden sollen. Es speichert vorübergehend Daten, die an ein Peripheriegerät gesendet oder von diesem empfangen werden.Programmzähler (PC):Es enthält die Adresse des Speicherorts des nächsten Befehls, der nach Abschluss des aktuellen Befehls abgerufen werden soll. Es wird also verwendet, um den Ausführungspfad der verschiedenen Programme beizubehalten und führt somit die Programme nacheinander aus, wenn die vorherige Anweisung abgeschlossen ist.Lehrerregister:Es ist ein 16-Bit-Register. Es speichert die Anweisung, die aus dem Hauptspeicher abgerufen wird. Es wird also verwendet, um Befehlscodes zu speichern, die ausgeführt werden sollen. Die Steuereinheit nimmt Anweisungen aus dem Lehrerregister entgegen, dekodiert sie und führt sie aus.Akkuregister:Es handelt sich um ein 16-Bit-Register, das zum Speichern der vom System erzeugten Ergebnisse verwendet wird. Beispielsweise werden die von der CPU nach der Verarbeitung generierten Ergebnisse im AC-Register gespeichert.Adressregister:Es handelt sich um ein 12-Bit-Register, das die Adresse eines Speicherorts speichert, an dem Anweisungen oder Daten im Speicher gespeichert sind.E/A-Adressregister:Seine Aufgabe besteht darin, die Adresse eines bestimmten E/A-Geräts anzugeben.E/A-Pufferregister:Seine Aufgabe besteht darin, die Daten zwischen einem I/O-Modul und der CPU auszutauschen.

Verwendung des Registerspeichers

• Die CPU kann bei Bedarf aus den Registern auf häufig verwendete Daten und Anweisungen sowie deren Adresse und Speicherort zugreifen. Das Register speichert die Anweisungen, die die CPU verarbeiten wird. Vor der Verarbeitung müssen alle Daten die Register durchlaufen. Daraus können wir schließen, dass Benutzer Daten in Register eingeben, die von der CPU verarbeitet werden sollen.
• Die Register ermöglichen die schnelle Annahme, Speicherung und Übertragung von Daten, und jede Art von Register wird verwendet, um genau die Aufgaben auszuführen, die die CPU benötigt. Benutzer müssen keine großen Kenntnisse über das Register haben, da die CPU es als temporären Speicher und Datenpuffer vorhält.
• Register fungieren als Puffer zum Kopieren von Daten aus dem Hauptspeicher, sodass der Prozessor bei Bedarf darauf zugreifen kann. Die Daten werden im Register gespeichert, sodass das Register den Standort und die Adresse kennt und diese Informationen zur Ermittlung der IP-Adressen verwenden kann.
• Entsprechend den Anforderungen kann das Basisregister Computeroperationen oder Operanden ändern, und in Computersystemanweisungen kann der Adressteil zum Register hinzugefügt werden.

Jeder CPU sind ihren Registern einige Bytes zugewiesen. Das Register enthält schnellen Speicher und Anweisungen zum Arbeiten am System. Da der Compiler temporäre Daten im Register und nicht im RAM speichert, laufen Programme dadurch schneller ab, als sie im System sollten.

Warum brauchen wir Registerspeicher?

CPU-Register sind sehr hilfreich für die schnelle Verarbeitung von Anweisungen. Er steht an der Spitze der Hierarchie der Computerspeicher und ist im Vergleich zu anderen Computerspeichern deutlich schneller. Dort können beliebige kleine Daten gespeichert werden, darunter Register, Adressen und Anweisungen. Diese Register ermöglichen es der CPU, effektiv und sinnvoll zu funktionieren.

Unterschied zwischen Cache-Speicher und Register

Obwohl beide im Allgemeinen Daten speichern, unterscheiden sich Cache-Speicher und Register stark voneinander. Alle häufig verwendeten Daten und Anweisungen eines Geräts werden im Cache-Speicher gespeichert. Dadurch werden auch die Gesamtleistung und der Betrieb des Computers beschleunigt. Im Register hingegen wird nur eine einzelne Information gespeichert, beispielsweise eine Computeranweisung oder der Speicherort einer bestimmten Dateneinheit.

Lassen Sie uns den Unterschied zwischen Register- und Cache-Speicher besprechen. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, in der wir die beiden Begriffe anhand ihrer einzigartigen Eigenschaften vergleichen, um dieses Thema klarer und verständlicher zu machen.