Регистры против памяти

Часть раздела Основы путешествия по Assembly на Coddy. Урок 3 из 45.

Теперь ты узнал о двух местах, где могут храниться данные внутри компьютера:

Регистры: крошечные ячейки хранения внутри CPU
Память (RAM): огромная сетка пронумерованных ячеек за пределами CPU

Но почему есть два места? Почему ЦП не хранит всё в памяти?

Ответ — скорость. Регистры чрезвычайно быстры, потому что находятся внутри ЦП. Память работает медленнее, потому что она находится снаружи. ЦП может получить доступ к регистру за один такт, а доступ к памяти занимает гораздо больше времени.

Сравнение бок о бок:

Характеристика	Регистры	Память (RAM)
Расположение	Внутри CPU	За пределами CPU
Скорость	Очень высокая (1 цикл)	Ниже (много циклов)
Количество ячеек хранения	Очень мало (16–32 на x86-64)	Миллионы или миллиарды
Размер каждой ячейки	8 байт (64 бита)	1 байт
Как к ним обращаться	По имени (`rax`, `rbx`, `rcx`...)	По адресу (`1000`, `msg`, `buffer`)
Энергозависимость?	Да (данные исчезают при отключении питания)	Да (данные исчезают при отключении питания)

Самое важное правило в ассемблере:

Инструкция может использовать не более одного операнда в памяти. Чтобы объединить два значения, которые оба находятся в памяти, сначала загрузите одно из них в регистр.

Регистры — это также место, где хранятся значения, с которыми вы работаете, потому что каждое обращение к памяти происходит медленно.

Шаблон из трёх шагов, который ты будешь постоянно использовать:

Шаг	Что происходит	Пример
1. LOAD	Копирование данных из памяти в регистр	`mov rax, [count]`
2. WORK	Выполнение действия с регистром	`add rax, 5`
3. STORE	Копирование результата обратно в память (если необходимо)	`mov [result], rax`

Что произойдёт, если ты забудешь это правило?

Если ты попытаешься сложить два числа, которые оба находятся в памяти, ассемблер выдаст ошибку. ЦП не может этого сделать. Сначала ты должен загрузить одно из них в регистр.

Попробуйте сами

В этом уроке нет задания по программированию.