Hvað er skráning?

Ef þú hefur ekki sérstakan áhuga á tölvum, þá væri þér fyrirgefið að gera ráð fyrir að einu form minni í tölvu væri harði diskurinn og vinnsluminni. Þið sem hafið áhuga á tölvum mynduð líklega vita að þetta er ekki raunin og að örgjörvinn hefur líka sett af skyndiminni sem eru notuð til að vista gögn úr vinnsluminni svo að örgjörvinn geti nálgast það hraðar. Allt eru þetta auglýstir eiginleikar, fyrst og fremst vegna þess að hraði og/eða afkastageta er ágætis söluvara og hefur almennt áhrif á frammistöðustig.

Það er reyndar eitt annað lag af minni þó. Eins mikið og þú gætir haldið að L1 skyndiminni sé eins nálægt raunverulegum vinnslukjarna og mögulegt er, þá er annað hærra lag í minnisstigveldinu. Þetta eru CPU skrárnar. Ástæðan fyrir því að þessir eru ekki auglýstir eða nefndir í raun og veru er sú að þeim er í raun ekkert breytt. Tæknilega séð gætu þeir verið, en fjöldi og stærð skráa er í raun grundvallaratriði fyrir arkitektúrinn. Þetta þýðir að allir x86-64 örgjörvar hafa sama fjölda skráa. Þeir eru ekki markaðssettir vegna þess að þeir eru ekki samkeppnisstaður.

Hvað gerir skrá?

Skrá er fljótt tiltæk geymslustaður fyrir örgjörvann. Aðgangur að skrá er tafarlaus með núll leynd, en jafnvel L1 skyndiminni hefur um það bil 4-5 lotur leynd í nútíma örgjörvum. Þessi skjótur aðgangur gefur til kynna notkunartilvik fyrir skrár. Skrár eru notaðar til að geyma leiðbeiningarnar sem örgjörvinn starfar á. Þeir geyma einnig gagnapunkta sem á að vinna úr. Sumar skrár hafa almennan tilgang en aðrar hafa mjög sérstakan tilgang. Dæmi um sérnotaskrá væri forritateljarinn sem er þar sem örgjörvinn rekur stöðu sína í forritaröð sinni.

Margar skrár eru taldar notendaaðgengilegar. Þetta þýðir ekki að notandi tölvu geti valið hvaða gildi hann eigi að setja í þá. Það þýðir að keyrandi hugbúnaðurinn getur tilgreint gögn sem á að hlaða inn í þessar skrár. Minni fjöldi skráa er innri, sem þýðir að hugbúnaður getur alls ekki tekið á þeim. Leiðbeiningarskráin, sem geymir fyrirmælin sem nú er verið að framkvæma, er dæmi um innri skrá.

Nýskráning endurnefna

Þó að CPU arkitektúr leyfir aðeins eina uppsetningu skráa, þá er það í raun smá blæbrigði í því. Allir nútíma örgjörvar nota endurnefna skrár. Þetta er tækni þar sem þú getur haft fleiri líkamlegar skrár og notað þær til að forhlaða gögnum eða geyma gögn sem tengjast óreglulegri leiðbeiningum sem annars hefði verið skrifað yfir. Þegar örgjörvinn kemst að því marki að hann þarfnast gagna í aukaskránum endurnefnir hann þau einfaldlega þannig að þau séu aðgengileg, á sama tíma og áður var hægt að taka við skránni er óaðgengilegt.

Ferlið við að endurnefna skrár getur verið mjög gagnlegt fyrir framkvæmd út-af-order. Til dæmis, ef minnisstaður er forritaður til að lesa þaðan frá og skrifa til, og leiðbeiningarnar voru framkvæmdar í þeirri röð er þetta í lagi. Ef leiðbeiningunum er hins vegar endurraðað til að framkvæma ritunina fyrst, myndi lestrarleiðbeiningin fá rangt gildi. Til að koma í veg fyrir þetta er upprunalega gildið sem á að lesa geymt í ónotuðu skrá sem síðan er endurnefnt þegar viðkomandi fyrirmæli eru í vinnslu.

Niðurstaða

Skrár eru hæsta þrepið í minnisstigveldinu. Þeir eru eini hlutinn sem CPU getur beint beint og hafa enga leynd. Skrár eru notaðar til að geyma gögnin sem örgjörvinn keyrir á virkan hátt. Þeir eru einnig notaðir til að geyma aðra gagnapunkta eins og forritateljarann ​​sem heldur utan um hvaða kennsla er sú næsta sem á að framkvæma. Mjög takmarkaður fjöldi skráa er fáanlegur með x86-64 arkitektúr sem hefur 16 almennar skrár og annaðhvort 16 eða 32 fljótandi punkta skrár eftir því hvort AVX-512 er studdur.