سرعة البرق: ذاكرة السجلات في وحدة المعالجة المركزية

الفهرس

• سرعة الذاكرة: مقدمة في ذاكرة السجلات
• آلية عمل ذاكرة السجلات: خطوات المعالجة
• أنواع السجلات: تنوع الوظائف
• المراجع

سرعة الذاكرة: مقدمة في ذاكرة السجلات

تُعرف ذاكرة السجلات (Registers memory) بأنها أسرع أنواع الذاكرة المتوفرة في جهاز الحاسوب، وتقع داخل وحدة المعالجة المركزية (CPU). [1] وظيفتها الأساسية معالجة البيانات التي يدخلها المستخدم. تتميز هذه الذاكرة بصغر حجمها مقارنةً بأنواع الذاكرة الأخرى، حيث يتراوح حجمها عادةً بين 32 و 64 بت فقط. [2] وتُعتبر ذاكرة السجلات عنصراً حيوياً في تحديد سرعة وحدة المعالجة المركزية، إذ ترتبط سرعة المعالجة ارتباطاً وثيقاً بعدد وحجم البتات في هذه الذاكرة. تحفظ ذاكرة السجلات مؤقتاً البيانات والمعلومات التي تستخدمها وحدة المعالجة المركزية بشكل متكرر. [2]

آلية عمل ذاكرة السجلات: خطوات المعالجة

تخزن السجلات البيانات وتسمح بالوصول إليها بسرعة فائقة داخل وحدة المعالجة المركزية. بما أن وحدة المعالجة المركزية لا تستطيع الوصول مباشرة إلى البيانات المخزنة في الذاكرة الرئيسية، فإنها تعتمد على السجلات كوسيط. تتم عملية جلب التعليمات ومعالجتها عبر ثلاث مراحل رئيسية: [3]

1. مرحلة الإحضار (Fetch): في هذه المرحلة، يتم جلب البيانات والتعليمات من الذاكرة الرئيسية وتخزينها في السجلات داخل وحدة المعالجة المركزية.
2. مرحلة فك التشفير (Decode): تقوم وحدة المعالجة المركزية بفك تشفير البيانات المُحضّرة، والتأكد من قدرتها على فهم وتفسير التعليمات.
3. مرحلة التنفيذ (Execute): في هذه المرحلة الأخيرة، تُنفذ وحدة المعالجة المركزية التعليمات، ويتم تخزين النتيجة في أحد السجلات للاستخدام لاحقاً.

أنواع السجلات: تنوع الوظائف

تحتوي ذاكرة السجلات داخل وحدة المعالجة المركزية على العديد من أنواع السجلات المتخصصة، منها:

• سجلات العناوين (Address registers): تحتوي على عناوين الذاكرة الرئيسية للبيانات والتعليمات.
• سجل البيانات (Data register): يُستخدم هذا السجل لحفظ البيانات المُنْقَلة بين الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية.
• سجل الفهرس (Index register): يحفظ قيمة أساسية تُضاف إلى عنوان الذاكرة للوصول إلى عنوان محدد.
• سجل مؤشر المقطع (Segment pointer register): يحتوي على عنوان بداية مقطع من الذاكرة يحتوي على أمر برمجي معين. يُستخدم على سبيل المثال، سجل مرجعي لبداية مقطع الذاكرة الذي يحتوي على نظام التشغيل عند تنفيذه عبر المعالج، ويتم تخصيص سجل مؤشر لكل أمر برمجي.

المراجع

1. Harries, Ian. “Memory.” www.doc.ic.ac.uk, 2 Nov. 2004, www.doc.ic.ac.uk. Accessed 20 Jan. 2021.
2. “Register Memory.” www.javatpoint.com, www.javatpoint.com. Accessed 20 Jan. 2021.
3. “Computer Systems Architecture Registers Information Technology Essay.” www.ukessays.com, 1 Nov. 2018, www.ukessays.com. Accessed 20 Jan. 2021.
4. Stallings, William. Computer Architecture. Part of the Picture, 1996, p. 3.
5. “Memory Data Register.” www.encyclopedia.com, www.encyclopedia.com. Accessed 20 Jan. 2021.