등록기란 무엇입니까?

컴퓨터에 특별한 관심이 없다면 컴퓨터의 유일한 메모리 형태는 하드 드라이브와 RAM뿐이라고 가정해도 괜찮을 것입니다. 컴퓨터에 관심이 있는 사용자는 이것이 사실이 아니며 CPU에는 CPU가 더 빠르게 액세스할 수 있도록 RAM에서 데이터를 캐시하는 데 사용되는 캐시 세트가 있다는 것을 알고 있을 것입니다. 속도 및/또는 용량이 적절한 판매 포인트이고 일반적으로 성능 수준에 영향을 미치기 때문에 이들 모두 광고된 기능입니다.

그러나 실제로는 다른 메모리 계층이 하나 있습니다. L1 캐시가 가능한 한 실제 처리 코어에 가깝다고 생각할 수 있지만 메모리 계층에는 또 다른 상위 계층이 있습니다. 이들은 CPU 레지스터입니다. 이것이 실제로 광고되거나 언급되지 않는 이유는 실제로 전혀 변경되지 않았기 때문입니다. 기술적으로는 레지스터의 수와 크기가 실제로 아키텍처의 기본이 될 수 있습니다. 이는 모든 x86-64 CPU가 동일한 수의 레지스터를 가짐을 의미합니다. 그들은 경쟁 포인트가 아니기 때문에 판매되지 않습니다.

레지스터는 무엇을 합니까?

레지스터는 프로세서에 대해 빠르게 사용할 수 있는 저장 위치입니다. 레지스터에 대한 액세스는 레이턴시 없이 즉시 이루어지지만 L1 캐시도 최신 CPU에서 대략 4-5 사이클 레이턴시를 가집니다. 이러한 액세스 즉시성은 레지스터의 사용 사례를 암시합니다. 레지스터는 CPU에 의해 능동적으로 작동되는 명령을 저장하는 데 사용됩니다. 또한 처리할 데이터 포인트도 저장합니다. 일부 레지스터는 범용적인 반면 다른 레지스터는 매우 특정한 목적을 가지고 있습니다. 특수 목적 레지스터의 예는 프로세서가 프로그램 시퀀스에서 자신의 위치를 ​​추적하는 프로그램 카운터입니다.

많은 레지스터는 사용자가 액세스할 수 있는 것으로 간주됩니다. 그렇다고 해서 컴퓨터 사용자가 입력할 값을 선택할 수 있다는 의미는 아닙니다. 이는 실행 중인 소프트웨어가 이러한 레지스터에 로드할 데이터를 지정할 수 있음을 의미합니다. 더 적은 수의 레지스터가 내부에 있으므로 소프트웨어에서 주소를 전혀 지정할 수 없습니다. 현재 실행 중인 명령을 저장하는 명령 레지스터는 내부 레지스터의 예입니다.

이름 변경 등록

CPU 아키텍처는 레지스터의 단일 구성만 허용할 수 있지만 실제로는 약간의 뉘앙스가 있습니다. 모든 최신 CPU는 레지스터 이름 변경을 사용합니다. 이것은 더 많은 물리적 레지스터를 가질 수 있고 이를 사용하여 데이터를 미리 로드하거나 그렇지 않으면 덮어써졌을 잘못된 명령과 관련된 데이터를 저장할 수 있는 기술입니다. CPU가 추가 레지스터의 데이터가 필요한 지점에 도달하면 이전에 주소를 지정할 수 있는 레지스터를 주소를 지정할 수 없게 만드는 동시에 주소를 지정할 수 있도록 단순히 이름을 바꿉니다.

레지스터 이름 변경 프로세스는 비순차적 실행에 매우 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 메모리 위치가 읽혀지고 쓰여지도록 프로그램되어 있고 명령이 그 순서대로 실행되었다면 괜찮습니다. 그러나 쓰기를 먼저 수행하도록 명령을 재정렬하면 읽기 명령이 잘못된 값을 얻게 됩니다. 이를 방지하기 위해 읽어야 할 원래 값을 사용하지 않는 레지스터에 저장했다가 해당 명령어를 처리할 때 이름을 바꾼다.

결론

레지스터는 메모리 계층 구조에서 가장 높은 계층입니다. CPU에서 직접 주소를 지정할 수 있는 유일한 부분이며 대기 시간이 없습니다. 레지스터는 CPU에 의해 능동적으로 실행되는 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 또한 다음에 실행할 명령어를 추적하는 프로그램 카운터와 같은 다른 데이터 포인트를 저장하는 데 사용됩니다. AVX-512 지원 여부에 따라 16개의 범용 레지스터와 16개 또는 32개의 부동 소수점 레지스터가 있는 x86-64 아키텍처에서는 매우 제한된 수의 레지스터를 사용할 수 있습니다.