رجیستر (Register) چیست؟

دسته : سخت افزار

نویسنده : علی منصورآبادی

تاریخ : 1401/3/13

پست های مرتبط

https://teamaa.ir/Assets/Images/Blog/TEAMAA-(uYnjPmcJ)_cpu-vs-gpu-poster.jpg

1401/6/19

رجیستر (Register) چیست؟

سلام، وقتتون بخیر. علی هستم برنامه نویس تیما. امروز می خواهیم با هم، Register ها یا همون ثبات ها رو بررسی کنیم. در معماری کامپیوتر، رجیستر در CPU قرار داره و نقش کلیدی رو ایفا می کنه. Register بخشی جدایی ناپذیری از پردازنده یا CPU هست و یک حافظه کوچیک بسیار سریع از کامپیوتر است که عمدتاً برای اجرای برنامه ها و سایر عملیات های اصلی استفاده می شه. رجیستر اساساً برای ذخیره، پذیرش، پردازش و انتقال سریع داده ها بر اساس دستورالعمل های CPU، مورد استفاده قرار می گیره. در سلسله مراتب حافظه، رجیستر در بالاترین مکان قرار داره یعنی پرسرعت ترین حافظه، رجیستر هست.

در ریزپردازنده ها یا CPU های ساده، یک مکان در حافظه وجود داره که معمولاً به عنوان Accumulator شناخته می شه. به طور کلی از این ثبات ها یا Register ها، برای انجام عملیات های مختلف CPU استفاده می شه یعنی در کامپیوتر، این ثبات ها توسط CPU برای انجام عملیات های مختلف استفاده می شوند. پس برای پردازش های CPU، این رجیسترها نقش مهمی دارن. وقتی ما ورودی را به سیستم می دهیم، این ورودی ها در رجیستر ذخیره می شوند، در رجیستر پردازش می شوند و رجیستر، خروجی را به ما تحویل می دهد. پس در کل رجیستر ها یا ثبات ها عملیات های زیر را انجام می دهند:

Fetch: واکشی یا بازیابی و خواندن دستورالعمل های کاربر و همچنین دستورالعمل هایی که در حافظه اصلی وجود دارند
Decode: رمزگشایی دستورالعمل های خوانده شده تا CPU بداند که دستورالعمل ها چه معنی می دهند
Execute: عملیات مرتبط با دستورالعمل، توسط CPU انجام می شود و سپس نتیجه، به کاربر تحویل داده می شود

رجیسترها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام هدف خاصی دارند. برخی از رجیسترهای CPU که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند شامل Accumulator یا همان AC، Flag Register، Address Register یا AR، Data Register یا DR، Program Counter یا PC، Instruction Register یا IR، Stack Control Register یا SCR، Memory Buffer Register یا MBR و Index Register می شوند که در پست بعدی، این موارد را باهم به طور کامل بررسی می کنیم.

برای پردازش و انجام سریع دستورالعمل ها، ثبات های CPU هستند که به کمک ما می آیند. بدون ثبات ها، عملکرد CPU غیر قابل تصور است. یک رجیستر می تواند یک دستورالعمل، آدرس یا هر نوع داده دیگری را در خود جای دهد. بنابراین با وجود رجیستر، عملکرد CPU کارآمدتر و معنادارتر می شود. رجیسترها با توجه به الزامات، مشخصات و عملکرد لازمه، باید به اندازه کافی بزرگ باشد. از فواید رجیستر ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

ثبات ها سریع ترین حافظه کامپیوتر هستند، پس دستورالعمل ها با سرعت بیشتری نسبت به سایر حافظه ها انجام می شوند
هدف هر رجیستر متفاوت است و دستورالعمل ها با دقت بالاتری توسط CPU، با کمک رجیسترها مدیریت می شوند
رجیستر ها روی CPU قرار دارند و همین امر، باعث افزایش مضاعف سرعت آن ها می شود

پس به این نتیجه می رسیم که رجیستر ها نقش خیلی مهمی را در سیستم های ما ایفا می کنند و میشه گفت دیگه هیچ CPU بدون رجیستری وجود نداره. با این حال از اونجایی که اندازه حافظه رجیستر محدود هست، اگر دستورالعمل بزرگتر باشه، CPU باید از حافظه پنهان (Cache) یا حافظه اصلی (RAM) همراه با ثبات ها برای انجام عملیات استفاده کنه.

امیدوارم که از این آموزش لذت برده باشید و براتون مفید واقع شده باشه. با ما همراه باشید تا با هم یک درصد بیشتر بدونیم.

پست های مرتبط