暫存器- 維基百科,自由的百科全書
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暫存器(Register)是中央處理器內用來暫存指令、數據和位址的電腦記憶體。
暫存器的存貯容量有限,讀寫速度非常快。
在電腦架構裡,暫存器儲存在已知時間點所作計算的 ...
暫存器
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暫存器(Register)是中央處理器內用來暫存指令、數據和位址的電腦記憶體。
暫存器的存貯容量有限,讀寫速度非常快。
在電腦架構裡,暫存器儲存在已知時間點所作計算的中間結果,通過快速地存取資料來加速電腦程式的執行。
暫存器位於記憶體階層的最頂端,也是CPU可以讀寫的最快的記憶體,事實上所謂的暫存已經不像記憶體,而是非常短暫的讀寫少量資訊並馬上用到,因為通常程式執行的步驟中,這期間就會一直使用它。
暫存器通常都是以他們可以儲存的位元數量來計量,舉例來說,一個8位元暫存器或32位元暫存器。
在中央處理器中,包含暫存器的部件有指令暫存器(IR)、程式計數器和累加器。
暫存器現在都以暫存器陣列的方式來實作,但是他們也可能使用單獨的正反器、高速的核心記憶體、薄膜記憶體以及在數種機器上的其他方式來實作出來。
暫存器也可以指代由一個指令之輸出或輸入可以直接索引到的暫存器群組,這些暫存器的更確切的名稱為「架構暫存器」。
例如,x86指令集定義八個32位元暫存器的集合,但一個實作x86指令集的CPU內部可能會有八個以上的暫存器。
暫存器的種類[編輯]
資料暫存器
用來儲存整數數字(參考以下的浮點暫存器)。
在某些簡單(或舊)的CPU,特別的資料暫存器是用於數學計算的累加器。
位址暫存器
持有記憶體位址,以及用來存取記憶體。
在某些簡單/舊的CPU裡,特別的位址暫存器是索引暫存器(可能出現一個或多個)。
通用目的暫存器
(GPRs)-可以儲存資料或位址兩者,也就是說他們是結合資料/位址暫存器的功用。
浮點暫存器
(FPRs)-用來儲存浮點數字。
常數暫存器
用來持有唯讀的數值(例如0、1、圓周率等等)。
由於「其中的值不可更改」這一特殊性質,這些暫存器未必會有實體的硬體電路相對應,例如將從零常數暫存器讀的操作實現為接通目標暫存器的下拉電阻。
一般而言,即使真正在硬體中放置常數暫存器也未必會是出於體系結構理論上的考慮,而很可能是由硬體描述語言為了簡化操作而自動生成的電路。
向量暫存器
用來儲存由向量處理器執行SIMD指令所得到的資料。
特殊目的暫存器
儲存CPU內部的資料,像是程式計數器(或稱為指令指標),堆疊暫存器,以及狀態暫存器(或稱微處理器狀態字組)。
指令暫存器-儲存現在正在被執行的指令
變址暫存器(英語:Index_register)-是在程式執行時用來更改運算元位址之用。
在某些架構下,模式指示暫存器(也稱為「機器指示暫存器」)儲存和設定跟處理器自己有關的資料。
由於他們的意圖目的是附加到特定處理器的設計,因此他們並不被預期會成微處理器世代之間保留的標準。
有關從隨機存取記憶體提取資訊的暫存器與CPU(位於不同晶片的儲存暫存器集合)
記憶體緩衝暫存器(英語:Memorybufferregister)
記憶體資料暫存器
記憶體位址暫存器(英語:Memoryaddressregister)
記憶體型態範圍暫存器(英語:MemoryTypeRangeRegisters)
CPU支援情況[編輯]
CPU架構
整數暫存器數量
雙精度浮點數暫存器數量
x86
8
8
x86-64
16
16
System/360
16
4
z/Architecture
16
16
Itanium
128
128
UltraSPARC
32
32
IBMPOWER
32
32
Alpha
32
32
6502
3
0
PIC微控制器
1
0
AVR微控制器
32
0
ARM
16
16
RISC-V
32
32
參見[編輯]
CPU快取
暫存器組態
暫存器堆
移位暫存器
硬體暫存器:位於CPU之外的暫存器。
狀態與指令暫存器
閱論編數位電路概念
數位訊號
布林代數
開關
組合邏輯電路
序向邏輯電路
同步
異步
真值表
卡諾圖
有限狀態機
米利機
摩爾機
硬體模組
邏輯閘
與
或
非
同
與非
或非
互斥或
同或
蘊含
TTL
CMOS
加法器
乘法器
編碼器
解碼器
數據多工器
閂鎖
暫存器
正反器
D
T
RS
JK
儲存裝置
ROM
RAM
類比數位轉換器
數位類比轉換器
IC、VLSI
客製化程度(半、全)
PLD
PAL
PLA
GAL
CPLD
FPGA
ASIC
設計
驗證
電子設計自動化(EDA)
硬體描述語言
Verilog
VHDL
邏輯綜合
硬體驗證語言
SystemVerilog
閱論編處理器技術模型順序模型
圖靈機
通用
波斯特-圖靈機
量子
傳動帶機器(英語:Beltmachine)
堆疊結構機器
有限狀態機
具資料通路(英語:Finitestatemachinewithdatapath)
分層(英語:Hierarchicalstatemachine)
佇列(英語:Queueautomaton)
暫存器機
計數器
指標(英語:Pointermachine)
隨機存取機
隨機存取儲存程式機
函數式模型
遞迴函式
Λ演算
組合子邏輯
細胞自動機
架構
微架構
馮·紐曼結構
哈佛架構
修正哈佛架構(英語:ModifiedHarvardarchitecture)
資料流架構(英語:Dataflowarchitecture)
傳輸觸發(英語:Transporttriggeredarchitecture)
元胞(英語:Cellulararchitecture)
位元組序
異構(英語:HeterogeneousSystemArchitecture)
Fabric(英語:Fabriccomputing)
多元處理
認知計算(英語:Cognitivecomputing)
神經形態(英語:Neuromorphicengineering)
記憶體存取
非均勻訪存模型(NUMA)
均勻訪存模型(UMA)
載入/儲存(英語:Load/storearchitecture)
暫存器/記憶體(英語:Registermemoryarchitecture)
快取層級(英語:Cachehierarchy)
快取層級(英語:Cachehierarchy)
記憶體階層
虛擬記憶體
第二級記憶體
指令集架構類型
複雜指令集(CISC)
精簡指令集(RISC)
專用指令集處理器
顯式資料圖像並列(英語:Explicit_data_graph_execution)(EDGE)
TRIPS(英語:TRIPSarchitecture)
超長指令集(VLIW)
顯式並行指令運算(EPIC)
最小指令集(英語:Minimal_instruction_set_computer)(MISC)
單一指令集(OISC)
無指令集(英語:Noinstructionsetcomputing)(NISC)
零指令集(ZISC)
比較(英語:ComparisonofCPUarchitectures)
指令集
x86
ARM
MIPS
LoongArch
PowerPC
SPARC
IA-64
Unicore(英語:Unicore)
MicroBlaze(英語:MicroBlaze)
RISC-V
LMC(英語:Littlemancomputer)
其他(英語:Listofinstructionsets)
執行指令管線化
管線停頓
運算元轉發(英語:Operandforwarding)
經典RISC管線(英語:ClassicRISCpipeline)
冒險
資料依賴
結構冒險
控制冒險
偽共享(英語:Falsesharing)
亂序執行
Tomasulo演算法
保留站
重排序緩衝區
暫存器重新命名
推測執行
分支預測
儲存相關性預測(英語:Memorydependenceprediction)
平行計算並列層次
位級並列
位序列(英語:Bit-serialarchitecture)
字
指令級並列
管線化
純量
純量
超純量
任務並列
執行緒
行程
資料並列
向量
記憶體
分散式
執行緒
多執行緒
同時多執行緒
超執行緒
超執行緒
超級執行緒(英語:Super-threading)
預測多執行緒(英語:Speculativemultithreading)
搶占式
協同運作式
費林分類法
單指令流單數據流(SISD)
單指令流多數據流(SIMD)
暫存器內(英語:SIMDwithinaregister)
單指令多執行緒(英語:Singleinstruction,multiplethreads)(SIMT)
多指令流單數據流(MISD)
多指令流多數據流(MIMD)
單程式多資料(英語:SPMD)
電腦效能
電晶體數量
每周期指令(IPC)
每指令周期(CPI)
每秒指令(IPS)
每秒浮點運算次數(FLOPS)
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類別
中央處理器(CPU)
圖形處理器(GPU)
圖形處理器通用計算(GPGPU)
向量處理器
桶狀(英語:Barrelprocessor)
串流處理
輔助處理器
特殊應用積體電路(ASIC)
現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA)
複雜可程式化邏輯裝置(CPLD)
多晶片模組(MCM)
封裝體系(SiP)
按應用
微處理器
單片機(MCU)
移動處理器(英語:Mobileprocessor)
筆記型電腦處理器(英語:Notebookprocessor)
超低電壓(英語:Ultra-low-voltageprocessor)
專用指令集處理器(ASIP)
片上系統
片上系統(SoC)
多處理器片上系統(英語:Multi-processorsystem-on-chip)(MPSoC)
可程式化片上系統(PSoC)
片上網路(英語:Networkonachip)(NoC)
硬體加速
人工智慧加速器
視覺處理單元(英語:Visionprocessingunit)(VPU)
物理處理器(PPU)
數位訊號處理器(DSP)
張量處理器(TPU)
安全加密協處理器
網路處理器
基頻處理器
字長
1位元
4位元
8位元
12位元
15位元
16位元
24位元(英語:24-bitcomputing)
32位元
48位元(英語:48-bitcomputing)
64位元
128位元
256位元
位元分割(英語:bitslicing)
其他
256可变位元
核心數量
單核(英語:Single-core)
多核
眾核(英語:Manycoreprocessor)
異構
組件
核心
快取
CPU快取
置換機制
一致性
匯流排
时脉
定時器訊號
先進先出演算法(FIFO)
功能單元
算術邏輯單元(ALU)
位址生成單元(AGU)
浮點運算器(FPU)
記憶體管理單元(MMU)
載入-儲存單元(英語:Load–storeunit)
轉譯後備緩衝區(TLB)
記憶體控制器(IMC)
邏輯閘
組合邏輯電路
序向邏輯電路
Glue(英語:Gluelogic)
邏輯閘
量子閘
邏輯閘陣列(英語:Gatearray)
暫存器
暫存器
狀態暫存器(英語:Statusregister)
棧暫存器(英語:Stackregister)
暫存器堆
記憶體緩衝區
程式計數器
匯流排
位址匯流排
控制匯流排
後端匯流排
控制單元
指令單元(英語:Instructionunit)
緩衝器
寫入緩衝區(英語:Writebuffer)
微程式ROM
計數器
資料通路
數據多工器
資料分配器
加法器
乘法器
CPU倍頻器
解碼器
位址解碼器(英語:Addressdecoder)
加和定址解碼器(英語:Sumaddresseddecoder)
桶式移位器
電路
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電源管理
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