组成原理-存储器

   同样都是晶体管存储设备,为什么寄存器比内存快呢?

原因一:距离不同

  距离不是主要因素,但是最好懂,所以放在最前面说。内存离CPU比较远,所以要耗费更长的时间读取。

原因2:

  苹果公司新推出的iPhone 5s,CPU是A7,寄存器有6000多位(31个64位寄存器,加上32个128位寄存器)。而iPhone 5s的内存是1GB,约为80亿位(bit)。这意味着,高性能、高成本、高耗电的设计可以用在寄存器上,反正只有6000多位,而不能用在内存上。因为每个位的成本和能耗只要增加一点点,就会被放大80亿倍(?)。

内存的设计相对简单,每个位就是一个电容和一个晶体管,而寄存器的设计则完全不同,多出好几个电子元件。并且通电以后,寄存器的晶体管一直有电,而内存的晶体管只有用到的才有电,没用到的就没电,这样有利于省电

原因三:工作方式不同

寄存器的工作方式很简单,只有两步:(1)找到相关的位,(2)读取这些位。

  内存的工作方式就要复杂得多:

  (1)找到数据的指针。(指针可能存放在寄存器内,所以这一步就已经包括寄存器的全部工作了。)

  (2)将指针送往内存管理单元(MMU),由MMU将虚拟的内存地址翻译成实际的物理地址。

  (3)将物理地址送往内存控制器(memory controller),由内存控制器找出该地址在哪一根内存插槽(bank)上。

  (4)确定数据在哪一个内存块(chunk)上,从该块读取数据。

  (5)数据先送回内存控制器,再送回CPU,然后开始使用。

  内存的工作流程比寄存器多出许多步。每一步都会产生延迟,累积起来就使得内存比寄存器慢得多

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