السجلات Registers والذاكرة Memory
يعتبر السجل والذاكرة مكونين أساسيين يظهران فائدة في تشغيل وحدة المعالجة المركزية بكفاءة حيث يتم استخدام كلاهما لغرض تخزين التعليمات والبيانات التي تتطلبها وحدة المعالجة المركزية أثناء تنفيذ البرنامج. ومع ذلك ، هناك العديد من العوامل التي تفرق بين الاثنين.
يكمن الاختلاف الكبير بين السجلات والذاكرة في الطريقة التي يخزن بها الاثنان البيانات والتعليمات الخاصة باستخدام وحدة المعالجة المركزية. بعبارات أبسط ، يخزن السجل التعليمات التي تعالجها وحدة المعالجة المركزية حاليًا. بينما تقوم الذاكرة بتخزين البيانات والإرشادات التي قد يتطلبها المعالج أثناء التشغيل.
يتم استخدام التعليمات / البرامج التي يحتفظ بها السجل والذاكرة على أساس مؤقت بواسطة المعالج لأداء تنفيذ البرنامج بكفاءة.
قبل التعامل مع الوصف التفصيلي للاختلاف بين التسجيل والذاكرة لديك فكرة موجزة عن -
ما هي وحدة المعالجة المركزية CPU ؟
وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، الاختصار المستخدم لوحدة المعالجة المركزية يُطلق عليه عمومًا اسم المعالج هو وحدة يتفاعل من خلالها الكمبيوتر مع التطبيقات المختلفة والبرامج المثبتة داخل النظام. لتنفيذ هذا المعالج يتطلب البيانات والتعليمات ، والتي يتم الوصول إليها من خلال التسجيل والذاكرة.
السجل هو وحدة موجودة داخل وحدة المعالجة المركزية التي تخزن كل تلك المعاملات والتعليمات التي تتطلبها وحدة المعالجة المركزية للعملية المستمرة في التنفيذ. ومع ذلك ، توجد الذاكرة خارج بنية وحدة المعالجة المركزية ولكنها تستخدم أيضًا لغرض تخزين التعليمات التي سيحتاجها السجل في وقت التشغيل.
تعريف الذاكرة
تتكون الذاكرة التي تسمى أحيانًا الذاكرة الأولية من ذاكرة الوصول العشوائي وتُستخدم لتخزين البيانات والبرامج وهي ذات طبيعة متقلبة. هذا بمثابة الذاكرة الرئيسية للنظام ولا يوجد داخل وحدة المعالجة المركزية ولكنه موجود على اللوحة الأم ولكنه يشكل اتصالاً بوحدة المعالجة المركزية باستخدام الحافلات.
نظرًا لأن هذه الذاكرة توفر إمكانية الوصول العشوائي ، فإنها تخزن بيانات قيمة ومجموعة من الإرشادات التي يمكن لوحدة المعالجة المركزية الوصول إليها. في الأساس ، كلما احتاج المعالج الدقيق إلى تنفيذ مهمة ما ، يتم استرداد المعلومات الضرورية من الذاكرة الرئيسية بواسطة المعالج. تعتمد سرعة تشغيل الكمبيوتر بشكل كبير على حجم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الموجودة به.
عندما يكون لدى النظام ذاكرة رئيسية أقل ، يتم استخدام موارد ذاكرة إضافية من خلال دمج محركات الأقراص الثابتة. ومع ذلك ، فإن هذا يؤدي إلى تباطؤ الأداء العام للنظام.
الاختلافات الرئيسية بين السجلات والذاكرة
يتم استخدام كل من السجل والذاكرة لتخزين البيانات والتعليمات ، ومع ذلك ، فإن العامل الرئيسي للتمييز بين الاثنين هو أن السجل يوفر إمكانية وصول أسرع إلى المحتوى مقارنة بالذاكرة. لهذا السبب ، في دورة ساعة واحدة ، ينفذ المعالج تعليمات متعددة داخل السجل وهو أمر غير ممكن مع الذاكرة.
حجم التخزين الذي توفره السجلات هو بشكل عام 32 إلى 64 بت أصغر نسبيًا من الذاكرة التي تقدم أحجامًا تتراوح بين كيلو بايت إلى تيرابايت.
توجد السجلات داخل وحدة المعالجة المركزية بينما توجد الذاكرة خارج وحدة المعالجة المركزية ، وبالتالي يتم استرداد المعاملات والتعليمات بسرعة من السجلات بدلاً من الذاكرة.
تصل وحدة المعالجة المركزية مباشرة إلى السجل أثناء تنفيذ البرنامج بينما يتم الوصول إلى الذاكرة بواسطة المعالج باستخدام السجل.
تقدم السجلات قدرة المستخدم على التحكم في محتواها بينما البيانات والتعليمات الموجودة في الذاكرة ذات طبيعة لا يمكن السيطرة عليها.
الأمثلة المختلفة للسجلات هي المجمع ، عداد البرنامج ، مؤشر المكدس ، سجل التعليمات ، إلخ. بينما ذاكرة الوصول العشوائي ، المعروفة باسم الذاكرة الأولية ، هي الذاكرة الرئيسية التي تناولناها هنا.
كيف تعمل السجلات والذاكرة معًا؟
هندسة الكمبيوتر ليست معقدة بقدر ما نعتقد. يمثل الشكل أدناه تمثيلًا معماريًا بسيطًا لنظام كمبيوتر يتكون من وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الرئيسية.
بنية الكمبيوتر تظهر الذاكرة وتسجيل الوحدات
يتم استخدام التسجيل داخل وحدة المعالجة المركزية بهدف استرداد البيانات بسرعة لغرض التنفيذ الحالي لوحدة المعالجة المركزية. تقوم ذاكرة الوصول العشوائي أيضًا بتخزين البيانات والتعليمات ويمكن الوصول إلى بياناتها بشكل أسرع نسبيًا من محركات الأقراص الثابتة. ولكن من أجل المعالجة الفعالة ، تحتفظ وحدة المعالجة المركزية (CPU) بمواقع الذاكرة داخلها والتي يطلق عليها اسم السجل الذي يسترد تلك البيانات والتعليمات من ذاكرة الوصول العشوائي التي قد تتطلبها وحدة المعالجة المركزية لمزيد من التنفيذ.
بشكل أساسي ، تعمل وحدة المعالجة المركزية في ثلاث دورات:
- الاحضار Fetch
- فك التشفير Decode
- نفذ Execute
في بداية تنفيذ البرنامج ، في البداية ، يجب جلب التعليمات من الذاكرة الرئيسية إلى السجل. يتم استخدام عداد البرنامج هنا للاحتفاظ بعنوان مواقع الذاكرة الرئيسية حيث سيتم جلب التعليمات التالية. بمجرد إحضار التعليمات يتم تخزينها في سجل التعليمات ويتم فك كود التشغيل بواسطة وحدة التحكم.
تقوم وحدة التحكم بعد فك التشفير بتنفيذ التعليمات المشفرة ويتم تخزين الإخراج في الذاكرة عبر التسجيل.
استنتاج
تخلص المناقشة أعلاه إلى أن السجلات والذاكرة تختلف من حيث سعة التخزين الخاصة بها ، وقدرتها على توفير البيانات جنبًا إلى جنب مع وجودها في بنية النظام. هذه المعايير تولد الاختلاف في الطريقة التي يعمل بها الاثنان.
تعليقات
إرسال تعليق