Registrová paměť je nejmenší a nejrychlejší paměť v počítači. Není součástí hlavní paměti a je umístěn v CPU ve formě registrů, což jsou nejmenší prvky pro uložení dat. Registr dočasně uchovává často používaná data, instrukce a adresy paměti, které má CPU používat. Obsahují instrukce, které jsou aktuálně zpracovávány CPU. Všechny údaje musí projít rejstříky, než mohou být zpracovány. Jsou tedy používány CPU ke zpracování dat zadaných uživateli.

Registry obsahují malé množství dat o velikosti 32 až 64 bitů. Rychlost CPU závisí na počtu a velikosti (počet bitů) registrů, které jsou zabudovány do CPU. Registry mohou být různých typů na základě jejich použití. Některé z široce používaných registrů zahrnují Accumulator nebo AC, Data Register nebo DR, Address Register nebo AR, Program Counter (PC), I/O Address Register a další.

Architektura paměti registru

• Tato architektura je řízena instrukcemi, jejichž prostřednictvím se mají provádět operace s registry a pamětí. Architektura se nazývá architektura registru plus paměti, pokud jsou v registru obsaženy všechny operandy.
• Operace může mít dva operandy: jeden z nich může být v paměti a druhý v registru. Na druhou stranu jsou oba operandy operace buď v registru nebo v paměti, což jej odlišuje od jiných architektur.
• Příklady této paměti jsou Intel x86 a IBM System/360.

• Počet registrů v CPU je menší a jejich velikost je také malá. Jeho velikost je menší než 64 bitů. Je rychlejší ve srovnání s diskovou pamětí a primární pamětí. Velikost všeobecných registrů ovlivňuje velikost slova.
• Počítač poskytuje pokyny pro registrační číslo a adresu registru. Mezi různé identifikátory registrů patří R0, R1, R7, SP a PC. Registr slouží jako spojovací bod mezi programem a úložištěm dat systému.

Typy a funkce počítačových registrů:

Operace načítání, dekódování a provádění jsou tři důležité role, které hrají počítačové registry. Registr shromažďuje a ukládá uživatelem poskytnuté datové instrukce na určeném místě. Pokyny jsou dešifrovány a zpracovány tak, aby uživateli poskytly požadovaný výstup. Aby bylo zajištěno, že uživatel obdrží a pochopí výsledky podle očekávání, musí být informace důkladně stráveny. Registry rozumí úlohám a ukládají je do paměti počítače. Totéž je poskytnuto uživateli na jeho žádost. Zpracování se provádí v souladu s požadavky uživatele. Počítačový systém používá různé registry k ukládání dat a snížení využití paměti. Každý registr používaný CPU má jedinečnou funkci. Druhy běžných registrů jsou popsány níže.

Registr dat:Jedná se o 16bitový registr, který slouží k ukládání operandů (proměnných), které má procesor obsluhovat. Dočasně ukládá data, která jsou přenášena nebo přijímána z periferního zařízení.Počítadlo programů (PC):Obsahuje adresu paměťového místa další instrukce, která má být vyzvednuta po dokončení aktuální instrukce. Používá se tedy k udržování cesty provádění různých programů, a tak provádí programy jeden po druhém, když je dokončena předchozí instrukce.Registrace instruktora:Jedná se o 16bitový registr. Ukládá instrukce, které jsou načteny z hlavní paměti. Používá se tedy k uložení instrukčních kódů, které se mají provést. Řídicí jednotka přijímá instrukce z registru instruktorů, poté je dekóduje a provádí.Registr akumulátorů:Jedná se o 16bitový registr, který se používá k ukládání výsledků vytvořených systémem. Například výsledky generované CPU po zpracování jsou uloženy v AC registru.Registr adres:Jedná se o 12bitový registr, který ukládá adresu paměťového místa, kde jsou v paměti uloženy instrukce nebo data.Registr I/O adres:Jeho úkolem je specifikovat adresu konkrétního I/O zařízení.Registr I/O vyrovnávací paměti:Jeho úkolem je vyměňovat data mezi I/O modulem a CPU.

Použití paměti registru

• CPU může v případě potřeby přistupovat k často používaným datům, instrukcím a jejich adrese a umístění z registrů. Registr ukládá instrukce, které CPU zpracuje. Před zpracováním musí každý údaj projít registrem. Můžeme tedy dojít k závěru, že uživatelé zadávají data do registrů, které má CPU zpracovat.
• Registry umožňují rychlé přijímání, ukládání a přenos dat a jakýkoli druh registru se používá k provádění přesných úkolů, které CPU vyžaduje. Uživatelé nemusejí mít velké znalosti o registru, protože CPU jej drží jako dočasnou paměť a datovou vyrovnávací paměť.
• Registry fungují jako vyrovnávací paměti pro kopírování dat z hlavní paměti, takže k nim procesor může přistupovat, kdykoli je to potřeba. Údaje jsou uchovávány v registru, aby registr věděl o umístění a adrese a mohl tyto informace použít k určení IP adres.
• Podle požadavků může základní registr modifikovat počítačové operace nebo operandy a v instrukcích počítačového systému může být do registru přidána část adresy.

Každý CPU má několik bajtů přidělených svým registrům. Registr obsahuje rychlou paměť a instrukce pro práci v systému. Protože kompilátor ukládá dočasná data do registru spíše než do RAM, přes které programy běží rychleji, než by měly v systému.

Proč potřebujeme registrační paměť?

Registry CPU jsou velmi užitečné pro rychlé zpracování instrukcí. Je na vrcholu hierarchie počítačové paměti a je výrazně rychlejší ve srovnání s jinými počítačovými pamětmi. Lze tam uložit jakýkoli typ malých dat, včetně registrů, adres a instrukcí. Tyto registry umožňují efektivní a smysluplné fungování CPU.

Rozdíl mezi mezipamětí a registrem

Ačkoli oba obecně ukládají data, mezipaměť a registry se od sebe značně liší. Všechna často používaná data a instrukce zařízení jsou uložena ve vyrovnávací paměti. Výsledkem je zrychlení celkového výkonu a provozu počítače. Na druhé straně registr uchovává pouze jednu informaci, jako je počítačová instrukce nebo umístění konkrétního údaje.

Pojďme diskutovat o rozdílu mezi registrem a mezipamětí. Níže je uvedena tabulka, ve které porovnáváme tyto dva termíny na základě jejich jedinečných vlastností, abychom toto téma učinili jasnějším a srozumitelnějším.