Rejestry a pamięć

Część sekcji Podstawy ścieżki Assembly w Coddy. Lekcja 3 z 45.

Nauczyłeś(-aś) się już o dwóch miejscach, w których dane mogą być przechowywane w komputerze:

Rejestry: niewielkie schowki wewnątrz CPU
Pamięć (RAM): ogromna siatka ponumerowanych komórek poza CPU

Ale dlaczego są dwa miejsca? Dlaczego procesor nie przechowuje wszystkiego w pamięci?

Odpowiedź to szybkość. Rejestry są niezwykle szybkie, ponieważ znajdują się wewnątrz procesora. Pamięć jest wolniejsza, ponieważ znajduje się poza nim. Procesor może uzyskać dostęp do rejestru w jednym cyklu, ale dostęp do pamięci zajmuje znacznie więcej czasu.

Porównanie obok siebie:

Cecha	Rejestry	Pamięć (RAM)
Lokalizacja	Wewnątrz procesora	Poza procesorem
Szybkość	Ekstremalnie szybka (1 cykl)	Wolniejsza (wiele cykli)
Liczba miejsc do przechowywania	Bardzo mało (16–32 w x86-64)	Miliony lub miliardy
Rozmiar każdego miejsca	8 bajtów (64 bity)	1 bajt
Jak uzyskać do nich dostęp	Po nazwie (`rax`, `rbx`, `rcx`...)	Po adresie (`1000`, `msg`, `buffer`)
Ulotna?	Tak (zawartość znika po wyłączeniu zasilania)	Tak (zawartość znika po wyłączeniu zasilania)

Najważniejsza zasada w asemblerze:

Instrukcja może używać co najwyżej jednego operandu pamięciowego. Aby połączyć dwie wartości, które znajdują się w pamięci, najpierw załaduj jedną z nich do rejestru.

Rejestry to także miejsce, w którym przechowujesz używane wartości, ponieważ każdy dostęp do pamięci jest powolny.

Trzyetapowy schemat, którego będziesz używać nieustannie:

Krok	Co się dzieje	Przykład
1. LOAD	Skopiuj dane z pamięci do rejestru	`mov rax, [count]`
2. WORK	Wykonaj działanie na rejestrze	`add rax, 5`
3. STORE	Skopiuj wynik z powrotem do pamięci (jeśli to konieczne)	`mov [result], rax`

Co się stanie, jeśli zapomnisz o tej zasadzie?

Jeśli spróbujesz dodać dwie liczby, które znajdują się w pamięci, asembler zgłosi błąd. Procesor nie może tego zrobić. Najpierw musisz załadować jedną z nich do rejestru.

Spróbuj swoich sił

Ta lekcja nie zawiera wyzwania z kodem.