レジスタ メモリは、コンピュータ内の最小かつ最速のメモリです。これはメイン メモリの一部ではなく、最小のデータ保持要素であるレジスタの形式で CPU 内に配置されます。レジスタは、CPU が使用する頻繁に使用されるデータ、命令、メモリ アドレスを一時的に保持します。これらは、CPU によって現在処理されている命令を保持します。すべてのデータは、処理される前にレジスタを通過する必要があります。したがって、これらは、ユーザーが入力したデータを処理するために CPU によって使用されます。

レジスタには、32 ビットから 64 ビット程度の少量のデータが保持されます。 CPUの速度は、CPUに組み込まれているレジスタの数とサイズ（ビット数）によって決まります。レジスタには、用途に応じてさまざまなタイプがあります。広く使用されているレジスタには、アキュムレータ (AC)、データ レジスタ (DR)、アドレス レジスタ (AR)、プログラム カウンター (PC)、I/O アドレス レジスタなどが含まれます。

レジスタメモリのアーキテクチャ

• このアーキテクチャは命令によって駆動され、それを通じてレジスタとメモリ上で操作が実行されます。すべてのオペランドがレジスタに含まれる場合、このアーキテクチャはレジスタ プラス メモリ アーキテクチャと呼ばれます。
• 演算には 2 つのオペランドを含めることができます。1 つはメモリ内に、もう 1 つはレジスタ内に置くことができます。一方、演算の両方のオペランドはレジスタまたはメモリのいずれかにあり、この点で他のアーキテクチャと区別されます。
• このメモリの例としては、Intel x86 や IBM System/360 があります。

• CPU 内のレジスタの数が少なく、サイズも小さくなります。サイズは 64 ビット未満です。ディスク メモリやプライマリ メモリと比較して高速です。汎用レジスタのサイズはワードサイズに影響します。
• コンピュータは、登録番号とレジスターのアドレスに関する指示を提供します。さまざまなレジスタ識別子には、R0、R1、R7、SP、および PC が含まれます。レジスタは、プログラムとシステムのデータ ストレージ間の接続ポイントとして機能します。

コンピュータレジスタの種類と機能:

フェッチ、デコード、および実行操作は、コンピューター レジスタが果たす 3 つの重要な役割です。レジスタは、ユーザーが提供したデータ命令を収集し、指定された場所に保存します。ユーザーに必要な出力を提供するために、命令が解読されて処理されます。ユーザーが期待どおりの結果を受け取って理解できるようにするには、情報を徹底的に理解する必要があります。レジスタはタスクを理解し、コンピュータのメモリに保存します。同じものは、ユーザーの要求に応じてユーザーに提供されます。ユーザーのご要望に応じて加工を行います。コンピュータ システムは、さまざまなレジスタを使用してデータを保存し、メモリ使用量を削減します。 CPU によって使用されるすべてのレジスタには独自の機能があります。共通レジスタの種類は以下のとおりです。

データレジスタ:プロセッサが操作するオペランド（変数）を格納する16ビットのレジスタです。周辺機器との間で送受信されるデータを一時的に保存します。プログラムカウンター (PC):これは、現在の命令が完了した後にフェッチされる次の命令のメモリ位置のアドレスを保持します。したがって、これはさまざまなプログラムの実行パスを維持するために使用され、前の命令が完了したときにプログラムを 1 つずつ実行します。講師登録:16ビットのレジスタです。メインメモリからフェッチした命令を格納します。したがって、実行される命令コードを保持するために使用されます。コントロール ユニットは、インストラクター レジスタから命令を受け取り、それをデコードして実行します。アキュムレータレジスタ:これは 16 ビットのレジスタで、システムによって生成された結果を格納するために使用されます。たとえば、CPU が処理後に生成した結果は AC レジスタに格納されます。アドレスレジスタ:これは、命令またはデータがメモリ内に格納されるメモリ位置のアドレスを格納する 12 ビットのレジスタです。I/Oアドレスレジスタ:その仕事は、特定の I/O デバイスのアドレスを指定することです。I/Oバッファレジスタ:その役割は、I/O モジュールと CPU の間でデータを交換することです。

レジスタメモリの使用

• CPU は、頻繁に使用されるデータ、命令、および必要に応じてレジスタからこれらすべてのアドレスと位置にアクセスできます。レジスタには、CPU が処理する命令が格納されます。処理の前に、すべてのデータはレジスタを通過する必要があります。したがって、ユーザーは CPU によって処理されるデータをレジスタに入力すると結論付けることができます。
• レジスタを使用すると、データの迅速な受信、保存、送信が可能になり、CPU が必要とする正確なタスクを実行するためにあらゆる種類のレジスタが利用されます。 CPU はレジスタを一時メモリおよびデータ バッファとして保持するため、ユーザーはレジスタについて詳しく知る必要はありません。
• レジスタはメイン メモリからデータをコピーするためのバッファとして機能し、プロセッサが必要なときにいつでもデータにアクセスできるようにします。データはレジスターに保存されるため、レジスターは場所とアドレスを認識し、その情報を使用して IP アドレスを決定できます。
• 要件に応じて、ベース レジスタはコンピュータの演算やオペランドを変更でき、コンピュータ システムの命令ではアドレス部分がレジスタに追加されることがあります。

各 CPU にはレジスタに数バイトが割り当てられています。レジスタには、高速メモリとシステム上で動作する命令が含まれています。コンパイラは一時データを RAM ではなくレジスタに保存するため、プログラムはシステム内で必要な速度よりも速く実行されます。

なぜレジスタメモリが必要なのでしょうか?

CPU レジスタは、命令を迅速に処理するのに非常に役立ちます。これはコンピュータ メモリの階層の最上位にあり、他のコンピュータ メモリと比較して大幅に高速です。レジスタ、アドレス、命令など、あらゆる種類の小さなデータをそこに保存できます。これらのレジスタにより、CPU は効果的かつ有意義に機能できるようになります。

キャッシュメモリとレジスタの違い

一般的にはどちらもデータを格納しますが、キャッシュ メモリとレジスタは大きく異なります。デバイスで頻繁に使用されるデータと命令はすべてキャッシュ メモリに保存されます。その結果、コンピューター全体のパフォーマンスと動作も高速化されます。一方、レジスタには、コンピューターの命令や特定のデータの場所など、単一の情報項目のみが保存されます。

レジスタとキャッシュメモリの違いについて説明しましょう。以下に、このトピックをより明確かつ理解しやすくするために、独自の特性に基づいて 2 つの用語を比較した表を示します。