Регистры против памяти

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

Теперь вы узнали о двух местах, где данные могут храниться 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 может просто работать непосредственно с памятью?

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

Сравнение бок о бок:

Характеристика	Регистры	Память (RAM)
Расположение	Внутри CPU	Вне CPU
Скорость	Чрезвычайно 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`)
Энергозависимая?	Да (исчезает при отключении питания)	Да (исчезает при отключении питания)

Самое важное правило в ассемблере:

ЦП не может работать непосредственно с данными в памяти. Сначала данные необходимо загрузить в регистры.

Это не является необязательным. Так устроен CPU. Каждое сложение, каждое сравнение, каждое перемещение данных должно проходить через регистр.

Трёхшаговый шаблон, который вы будете постоянно использовать:

Шаг	Что происходит	Пример
1. LOAD	Скопировать данные из памяти в регистр	`mov rax, [count]`
2. WORK	Выполнить действие с регистром	`add rax, 5`
3. STORE	Скопировать результат обратно в память (если необходимо)	`mov [result], rax`

Что произойдёт, если вы забудете это правило?

Если вы попытаетесь сложить два числа, которые оба находятся в памяти, ассемблер выдаст ошибку. CPU просто не может этого сделать. Сначала вы должны загрузить их в регистры.

Попробуйте сами

В этом уроке нет задания по программированию.