September 16
Al cuore di ogni computer si trova un microprocessore, un circuito integrato contenente gli elementi essenziali per l'esecuzione di aritmetica, facendo confronti logici e manipolare i dati. I suoi componenti includono elementi di immagazzinamento di memoria nella forma di registri e cache. Il microprocessore utilizza registri per eseguire i dati aritmetici e di accesso in memoria. Memoria cache rende il microprocessore più efficiente risparmiando il tempo prezioso.
Un microprocessore ha più memoria sotto forma di cache di quanto non faccia come registri, se questo varia dal tipo di processore. I primi microprocessori, come il Motorola 6800, hanno circa una decina di otto bit e alcuni registri a 16 bit, ma non cache. Più processori moderni, come ARM, a poche decine di registri e diversi megabyte di cache. Alcuni microprocessori hanno centinaia di registri, ma si tratta comunque di meno di un millesimo della dimensione della cache.
Ogni registro è direttamente collegato nell'unità centrale di elaborazione del microprocessore. Alcuni registri collegano alle parti del processore che eseguono aritmetica, altri connettersi al sistema di indirizzamento del processore che permettono di accedere RAM e altri dati esterni al processore. Come con i registri, memoria cache si trova sul chip stesso microprocessore, che collega ai percorsi dati che accedono RAM esterna. Quando il processore ha bisogno di memoria esterna, appare nella sua cache prima.
Sia cache e registri sono forme di memoria che operano a velocità molto elevate. I registri rappresentano la memoria veloce seguita dalla cache. I registri sono parte integrante dei circuiti interni del microprocessore, in modo che il processore non dover aspettare per recuperare contenuto del registro per come avviene per le RAM esterna. Il microprocessore agisce direttamente sui registri senza ritardi. Ci vogliono da uno a 30 cicli di clock del processore - pochi nanosecondi - per il processore per recuperare i dati dalla cache; anche se è più lenta e meno diretta registri, è molto più veloce di RAM esterna.
Ogni registro in un microprocessore ha uno scopo specifico. Alcuni registri in possesso di numeri per i calcoli, gli altri conservare posizioni di indirizzo di memoria per facilitare l'accesso ai dati. processori più sofisticati hanno registri per accedere alle funzioni di visualizzazione grafica. Quando il microprocessore recupera i dati dalla RAM esterno, salva i dati nella cache. La prossima volta che il processore vuole la stessa memoria, appare nella cache prima. Se trova lì, il processore stesso risparmiare il tempo aggiuntivo di ottenere dalla RAM di nuovo. Cache è molto dinamico; i dati in esso è costantemente sovrascritti, e le possibilità di trovare spesso utilizzato i dati in esso generalmente eseguito circa il 85 per cento. Ma questo è sufficiente per migliorare notevolmente le prestazioni complessive del computer.