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寄存器和緩存的製造區別

發布時間: 2023-02-16 09:27:38

A. 寄存器和存儲器的區別

1、存儲器在CPU外,一般指硬碟,U盤等可以在切斷電源後保存資料的設備,容量一般比較大,缺點是讀寫速度都很慢,普通的機械硬碟讀寫速度一般是50MB/S左右。

內存和寄存器就是為了解決存儲器讀寫速度慢而產生的多級存儲機制,從20世紀50年代開始,磁芯存儲器曾一度成為主存的主要存儲介質,但從20世紀70年代開始,逐步被半導體存儲器所取代,目前的計算機都是用半導體存儲器。現在的DDR2內存的讀寫速度一般為6~8GB/S,跟機器性能也有關系。

2、寄存器(又稱緩存)一般是指由基本的RS觸發器結構衍生出來的D觸發,就是一些與非門構成的結構,一般整合在CPU內,其讀寫速度跟CPU的運行速度基本匹配,但因為性能優越,所以造價昂貴,一般好的CPU也就只有幾MB的2級緩存,1級緩存更小。使用寄存器可以縮短至零長度、節省存儲空間,提高指令的執行速度。

3、不同的寄存器有不同的作用,如:通用寄存器(GR)用以存放操作數、操作數的地址或中間結果;指令寄存器(IR)用以存放當前正在執行的指令,以便在指令執行的過程中,控制完成一條指令的全部功能。

CPU計算時,先預先把要用的數據從硬碟讀到內存,然後再把即將要用的數據讀到寄存器。最理想的情況就是CPU所有的數據都能從寄存器里讀到,這樣讀寫速度就快,如果寄存器里沒有要用的數據,就要從內存甚至硬碟裡面讀,那樣讀寫數據占的時間就比CPU運算的時間還多的多。

所以評價一款CPU的性能除了頻率,緩存也是很重要的指標。

(1)寄存器和緩存的製造區別擴展閱讀:

cpu的組成:

CPU的根本任務就是執行指令,對計算機來說最終都是一串由「0」和「1」組成的序列。CPU從邏輯上可以劃分成3個模塊,分別是控制單元、運算單元和存儲單元,這三部分由CPU內部匯流排連接起來。

1、控制單元

控制單元是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令解碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等,對協調整個電腦有序工作極為重要。

它根據用戶預先編好的程序,依次從存儲器中取出各條指令,放在指令寄存器IR中,通過指令解碼(分析)確定應該進行什麼操作,然後通過操作控制器OC,按確定的時序,向相應的部件發出微操作控制信號。

操作控制器OC中主要包括節拍脈沖發生器、控制矩陣、時鍾脈沖發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

2、運算單元

是運算器的核心。可以執行算術運算(包括加減乘數等基本運算及其附加運算)和邏輯運算(包括移位、邏輯測試或兩個值比較)。相對控制單元而言,運算器接受控制單元的命令而進行動作,即運算單元所進行的全部操作都是由控制單元發出的控制信號來指揮的,所以它是執行部件。

3、存儲單元

包括CPU片內緩存和寄存器組,是CPU中暫時存放數據的地方,裡面保存著那些等待處理的數據,或已經處理過的數據,CPU訪問寄存器所用的時間要比訪問內存的時間短。

採用寄存器,可以減少CPU訪問內存的次數,從而提高了CPU的工作速度。

但因為受到晶元面積和集成度所限,寄存器組的容量不可能很大。寄存器組可分為專用寄存器和通用寄存器。專用寄存器的作用是固定的,分別寄存相應的數據。

而通用寄存器用途廣泛並可由程序員規定其用途,通用寄存器的數目因微處理器而異。這個是我們以後要介紹這個重點,這里先提一下。

B. 高速緩存,寄存器和CPU內的緩存這三者有什麼區別

cpu要取數據,處理數據,都要放到寄存器處理。一般寄存器不用太大,它只要存放指令一次操作的數據就夠了。
高速緩存是內存的部分拷貝,因為高速緩存速度快,把常用的數據放這里可以提高速度。
高速緩存一般不能被程序直接更改,它由硬體自己處理。程序直接讀寫cpu的寄存器,來完成操作。
一般兩者都集成在cpu上。

C. 寄存器和此CPU緩存有何區別寄存器有多大容量

寄存器屬於CPU的一個組成部分而緩存只是集成到CPU封裝內完全是和CPU獨立的器件。另外二者速度相差很大,寄存器存取速度最快
其次緩存最後是內存。三張容量上的關系就像飯碗、飯鍋和米缸的關系,容量越大級別越低,速度越慢與CPU的聯系越不密切。寄存器分通用寄存器
標志寄存器
堆棧寄存器等完成CPU的加法運算,緩存是緩沖存儲器,屬於靜態電路存儲器。
對於寄存器的容量:
16位寄存器組
16位CPU所含有的寄存器有
4個數據寄存器(AX、BX、CX和DX)
2個變址和指針寄存器(SI和DI)
2個指針寄存器(SP和BP)
4個段寄存器(ES、CS、SS和DS)
1個指令指針寄存器(IP)
1個標志寄存器(Flags)
32位寄存器組
32位CPU除了包含了先前CPU的所有寄存器,並把通用寄存器、指令指針和標志寄存器從16位擴充成32位之外,還增加了2個16位的段寄存器:FS和GS。
32位CPU所含有的寄存器有
4個數據寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2個變址和指針寄存器(ESI和EDI)
2個指針寄存器(ESP和EBP)
6個段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1個指令指針寄存器(EIP)
1個標志寄存器(EFlags)

D. 請問 cpu 中的寄存器和高速緩存以及內存有什麼區別

寄存器嚴格屬於CPU的一部分
緩存只是j集成到cpu封裝
內存完全是和cpu獨立的
寄存器最快
其次緩存
最後內存
容量當然大啦
就像飯碗
飯鍋
和米缸
的區別
,容量越大
級別越低
速度越慢
和cpu聯系越不精密

E. 鎖存器,觸發器,寄存器和緩沖器的區別

一、鎖存器
鎖存器(latch)---對脈沖電平敏感,在時鍾脈沖的電平作用下改變狀態
鎖存器是電平觸發的存儲單元,數據存儲的動作取決於輸入時鍾(或者使能)信號的電平值,僅當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨著數據輸入發生變化。
鎖存器不同於觸發器,它不在鎖存數據時,輸出端的信號隨輸入信號變化,就像信號通過一個緩沖器一樣;一旦鎖存信號起鎖存作用,則數據被鎖住,輸入信號不起作用。鎖存器也稱為透明鎖存器,指的是不鎖存時輸出對於輸入是透明的。
鎖存器(latch):我聽過的最多的就是它是電平觸發的,呵呵。鎖存器是電平觸發的存儲單元,數據存儲的動作取決於輸入時鍾(或者使能)信號的電平值,當鎖存器處於使能狀態時,輸出才會隨著數據輸入發生變化。(簡單地說,它有兩個輸入,分別是一個有效信號EN,一個輸入數據信號DATA_IN,它有一個輸出Q,它的功能就是在EN有效的時候把DATA_IN的值傳給Q,也就是鎖存的過程)。
應用場合:數據有效遲後於時鍾信號有效。這意味著時鍾信號先到,數據信號後到。在某些運算器電路中有時採用鎖存器作為數據暫存器。
缺點:時序分析較困難。
不要鎖存器的原因有二:1、鎖存器容易產生毛刺,2、鎖存器在ASIC設計中應該說比ff要簡單,但是在FPGA的資源中,大部分器件沒有鎖存器這個東西,所以需要用一個邏輯門和ff來組成鎖存器,這樣就浪費了資源。
優點:面積小。鎖存器比FF快,所以用在地址鎖存是很合適的,不過一定要保證所有的latch信號源的質量,鎖存器在CPU設計中很常見,正是由於它的應用使得CPU的速度比外部IO部件邏輯快許多。latch完成同一個功能所需要的門較觸發器要少,所以在asic中用的較多。

二、觸發器
觸發器(Flip-Flop,簡寫為 FF),也叫雙穩態門,又稱雙穩態觸發器。是一種可以在兩種狀態下運行的數字邏輯電路。觸發器一直保持它們的狀態,直到它們收到輸入脈沖,又稱為觸發。當收到輸入脈沖時,觸發器輸出就會根據規則改變狀態,然後保持這種狀態直到收到另一個觸發。
觸發器(flip-flops)電路相互關聯,從而為使用內存晶元和微處理器的數字集成電路(IC)形成邏輯門。它們可用來存儲一比特的數據。該數據可表示音序器的狀態、計數器的價值、在計算機內存的ASCII字元或任何其他的信息。
有幾種不同類型的觸發器(flip-flops)電路具有指示器,如T(切換)、S-R(設置/重置)J-K(也可能稱為Jack Kilby)和D(延遲)。典型的觸發器包括零個、一個或兩個輸入信號,以及時鍾信號和輸出信號。一些觸發器還包括一個重置當前輸出的明確輸入信號。第一個電子觸發器是在1919年由W.H.Eccles和F.W.Jordan發明的。
觸發器(flip-flop)---對脈沖邊沿敏感,其狀態只在時鍾脈沖的上升沿或下降沿的瞬間改變。
T觸發器(Toggle Flip-Flop,or Trigger Flip-Flop)設有一個輸入和輸出,當時鍾頻率由0轉為1時,如果T和Q不相同時,其輸出值會是1。輸入端T為1的時候,輸出端的狀態Q發生反轉;輸入端T為0的時候,輸出端的狀態Q保持不變。把JK觸發器的J和K輸入點連接在一起,即構成一個T觸發器。
應用場合:時鍾有效遲後於數據有效。這意味著數據信號先建立,時鍾信號後建立。在CP上升沿時刻打入到寄存器。
三、寄存器
寄存器(register):用來存放數據的一些小型存儲區域,用來暫時存放參與運算的數據和運算結果,它被廣泛的用於各類數字系統和計算機中。其實寄存器就是一種常用的時序邏輯電路,但這種時序邏輯電路只包含存儲電路。寄存器的存儲電路是由鎖存器或觸發器構成的,因為一個鎖存器或觸發器能存儲1位二進制數,所以由N個鎖存器或觸發器可以構成N位寄存器。 工程中的寄存器一般按計算機中位元組的位數設計,所以一般有8位寄存器、16位寄存器等。
對寄存器中的觸發器只要求它們具有置1、置0的功能即可,因而無論是用同步RS結構觸發器,還是用主從結構或邊沿觸發結構的觸發器,都可以組成寄存器。一般由D觸發器組成,有公共輸入/輸出使能控制端和時鍾,一般把使能控制端作為寄存器電路的選擇信號,把時鍾控制端作為數據輸入控制信號。
寄存器的應用
1. 可以完成數據的並串、串並轉換;
2.可以用做顯示數據鎖存器:許多設備需要顯示計數器的記數值,以8421BCD碼記數,以七段顯示器顯示,如果記數速度較高,人眼則無法辨認迅速變化的顯示字元。在計數器和解碼器之間加入一個鎖存器,控制數據的顯示時間是常用的方法。
3.用作緩沖器;
4. 組成計數器:移位寄存器可以組成移位型計數器,如環形或扭環形計數器。
四、移位寄存器
移位寄存器:具有移位功能的寄存器稱為移位寄存器。
寄存器只有寄存數據或代碼的功能。有時為了處理數據,需要將寄存器中的各位數據在移位控制信號作用下,依次向高位或向低位移動1位。移位寄存器按數碼移動方向分類有左移,右移,可控制雙向(可逆)移位寄存器;按數據輸入端、輸出方式分類有串列和並行之分。除了D邊沿觸發器構成移位寄存器外,還可以用諸如JK等觸發器構成移位寄存器。

F. CPU寄存器和緩存有什麼區別

寄存器是匯編用上的吧!和緩沖不是一回事!

以下是C-V的
寄存器是CPU內部重要的數據存儲資源,是匯編程序員能直接使用的硬體資源之一。
由於寄存器的存取速度比內存快,所以,在用匯編語言編寫程序時,要盡可能充分利用寄存器的存儲功能。
寄存器一般用來保存程序的中間結果,為隨後的指令快速提供操作數,從而避免把中間結果存入內存,再讀取內存的操作。在高級語言(如:C/C++語言)中,也有定義變數為寄存器類型的,這就是提高寄存器利用率的一種可行的方法。

另外,由於寄存器的個數和容量都有限,不可能把所有中間結果都存儲在寄存器中,所以,要對寄存器進行適當的調度。根據指令的要求,如何安排適當的寄存器,避免操作數過多的傳送操作是一項細致而又周密的工作。
有關「寄存器的分配策略」在《編譯原理》中會有詳細的介紹。
1、 16位寄存器組

16位CPU所含有的寄存器有(見圖2.1中16位寄存器部分):

4個數據寄存器(AX、BX、CX和DX)
2個變址和指針寄存器(SI和DI) 2個指針寄存器(SP和BP)
4個段寄存器(ES、CS、SS和DS)
1個指令指針寄存器(IP) 1個標志寄存器(Flags)

2、 32位寄存器組

32位CPU除了包含了先前CPU的所有寄存器,並把通用寄存器、指令指針和標志寄存器從16位擴充成32位之外,還增加了2個16位的段寄存器:FS和GS。

32位CPU所含有的寄存器有(見圖2.1中的寄存器):

4個數據寄存器(EAX、EBX、ECX和EDX)
2個變址和指針寄存器(ESI和EDI) 2個指針寄存器(ESP和EBP)
6個段寄存器(ES、CS、SS、DS、FS和GS)
1個指令指針寄存器(EIP) 1個標志寄存器(EFlags)

G. 內存容量與緩存還有寄存器有什麼區別

1。主存就是內存啦,它是主要的存儲單元,一台計算機的內存(主存)是指CPU能夠通過指令中的地址碼直接訪問的存儲器,常用於存放處於活動狀態的程序和數據。 2。然後還有外存(外部存儲器),它是主存的補充,所以一般又叫它輔存(輔助存儲器),比如光碟、U盤、軟盤、磁帶等。 3。緩存顧名思義就是緩沖寄存器,在CPU同時處理很多數據,而又不可能同時進行所有數據的傳輸的情況,把優先順序底的數據暫時放入緩存中,等優先順序高的數據處理完畢後再把它們從緩存中拿出來進行處理。(它也可以看成是主存的補充) 4。虛擬內存(又稱虛擬存儲器),其實一般主存是不夠用的,計算機通常會在硬碟上劃出一塊區域來虛擬一個內存空間,從而進行對數據和程序的處理,於是硬碟就會產生一個頁面文件PF,它也是主存的擴充.

H. 內存容量與緩存還有寄存器有什麼區別

內存容
是只
放在裡面不懂的文件

緩存就是在運行的文件

寄存器。。。。。寄生蟲

I. 寄存器和cache的區別

寄存器只能存數據,cpu的程序基本都是對寄存器的操作,所以cpu對寄存器的操作最快。一般來說cpu只有幾十個寄存器。cache可以有數據cache或者是代碼cache,cache的容量可以是幾十k或者幾M。cache有一級,二級,三級。寄存器只在cpucore內部才有。

J. 鎖存器,觸發器,寄存器和緩沖器的區別

1、鎖存器把信號暫存以維持某種電平狀態,只有在有鎖存信號時輸入的狀態被保存到輸出,直到下一個鎖存信號。通常只有0和1兩個值。

2、觸發器具有兩個自行保持的穩定工作狀態,根據不同的輸入信號可以置成0或1的狀態,輸入信號消失後,觸發器保持獲得的新狀態不變。

3、寄存器是用來暫存數碼的,它由觸發器和控制門電路組成。

4、緩沖器又稱三態門,是寄存器的一種,輸出既可以是一般二值邏輯電路,即正常的高電平(邏輯1)或低電平(邏輯0),又可以保持特有的高阻抗狀態。

(10)寄存器和緩存的製造區別擴展閱讀

應用:

1、鎖存器多用於集成電路中,在數字電路中作為時序電路的存儲元件,在某些運算器電路中有時採用鎖存器作為數據暫存器。

封裝為獨立的產品後也可以單獨應用,數據有效延遲於時鍾信號有效。這意味著時鍾信號先到,數據信號後到。使用鎖存器來區分開單片機的地址和數據,8051系列的單片機用的比較多。

2、可將寄存器內的數據執行算術及邏輯運算;存於寄存器內的地址可用來指向內存的某個位置,即定址;可以用來讀寫數據到電腦的周邊設備。

3、如果你的設備埠要掛在一個匯流排上,必須通過三態緩沖器。因為在一個匯流排上同時只能有一個埠作輸出,這時其他埠必須在高阻態,同時可以輸入這個輸出埠的數據。

所以你還需要有匯流排控制管理,訪問到哪個埠,那個埠的三態緩沖器才可以轉入輸出狀態。這是典型的三態門應用。