مرجع
آخر الزيارات

سجل المعالج

526 كلمة•0 مشاهدة•🗒️ منذ 10 أيام
باختصار: سِجِلّ المعالج أو مسجل المعالج في معمارية الحاسوب هي كمية صغيرة من الذاكرة المتوافرة على وحدة المعالجة المركزية بهدف تسريع عمليات الوصول مقارنة بالذواكر الأخرى، أي أنها تتيح للمعالج الوصول إلى البيانات المخزنة في السِّجِلاّت بشكل سريع جدًا. تتناول المقالة 5 أقسام، منها «أصناف السِّجِلاّت»، «أمثلة» و«استخدامات السِّجِلاّت».
المحتويات
  1. أصناف السِّجِلاّت
  2. أمثلة
  3. استخدامات السِّجِلاّت
  4. ســِـجــِـلاّت تعليمات
  5. دور عدد السِّجِلاّت المتاحة في المعالج
سجل المعالج

تعريفًا بالموضوع، سِجِلّ المعالج أو مسجل المعالج في معمارية الحاسوب هي كمية صغيرة من الذاكرة المتوافرة على وحدة المعالجة المركزية بهدف تسريع عمليات الوصول مقارنة بالذواكر الأخرى، أي أنها تتيح للمعالج الوصول إلى البيانات المخزنة في السِّجِلاّت بشكل سريع جدًا. تدعم أغلب وليس كل الحواسيب ما يسمى مجموعة تعليمات بنية الحاسب حيث تتم عملية جر البيانات من مكان في الذاكرة إلى السِّجِلاّت. يكون من المناسب جدًا وضع هذه التعليمات البرمجية الأساسية بالقرب من وحدة المعالجة نظرا لتكرار استعمالها. تحتل سِّجِلاّت المعالج الجزء الأعلى من بنية الذاكرة وتمثل الطريق الأسرع للوصول بالبيانات لوحدة المعالجة المركزية. وفيما يلي تفاصيل أوسع عن ذلك.

أصناف السِّجِلاّت

من جهة ثانية، سِّجِلاّت النقطة العائمة (floating point registers المختزلة FPR)

من جانب آخر، سِّجِلاّت لأغراض عامّة : تستعمل لتخزين البيانات والعناوين سويا، مثلا تضم سجلّات بيانات وسجلّات عناوين.

في هذا الإطار، سِّجِلاّت شرطية: هي سجلات تحتوي على truth values والتي تستعمل لتحديد هل يجب تنفيذ الأمر أم لا.

وفي السياق ذاته، تستعمل بعض سجلات العنوان فقط لتستخرج العنوان أو فقط لتستخرج القيمة العددية (أحيانا يستعمل كسجل المؤشر index register والذي تستخرج القيمة منه لتصبح عوضا لبعض العناوين.

وفي هذا الصدد، تقاس السِّجِلاّت عادة بعدد البتات الممكن خزنها، مثلًا، سجل "8-بت أو سجل "32-بت". أصبحت السِّجِلاّت اليوم مضمنة كملف سجل، إلا أنه تم تضمينها قبل في القلابات ذاكرة نواة، ذاكة رقاقة فيلم، والكثير من الطرق على مختلف الآلات.

ومن جهة أخرى، يحوي المعالج غالبا بعض السِّجِلاّت المختلفة، التي يمكن تصنيفها تبعا لمحتوياتها أو التعليمات التي تعمل بها:

من جانب آخر، سِّجِلاّت ثوابت: تحتوي على القيم المحفوظة من الأصل في الذاكرة والتي تكون للقراءة فقط read-only مثل ال 0، 1، باي

في هذا الإطار، سِّجِلاّت بيانات: وهي سجلات تحتوي على قيم عددية كالـ Integer أو float-point وأيضا characters وsmall arrays وفي بعض المعالجات القديمة والبطيئة ستجد سجلّ بيانات يسمى المجمّع accumulator يستعمل ضمنيا لتنفيذ الكثير من العمليات.

ومن جهة أخرى، سِّجِلاّت قابلة لوصول المستعمل: وهي سجلات يمكن الكتابة أو القراءة منها عن طريق الأوامر.

سِّجِلاّت أغراض خاصة

أولا:

وعلى صعيد آخر، سِّجِلاّت متجه: تحتوي على البيانات الخاصة بتنفيذ عمليات المتجهات باستخدام SIMD (Single Instruction Multiple Data)

من جانب آخر، سِّجِلاّت عنوان: وهي سجلات تستعمل لتصل للعناوين والتي تتوصل إليها بطريق غير مباشر الذاكرة الابتدائية.

أمثلة

يبين الجدول عدد السـّـِـجــِـلاّت لمعماريات مختلفة.

استخدامات السِّجِلاّت

في هذا الإطار، أهميتها تكمن في تخزين قيم ونواتج العمليات الحسابية بشكل سريع جداً لأن هذه السِّجِلاّت داخلة في تركيبة المعالج بعكس الذاكرة الرئيسة أو الرام وحتى ذاكرة الكاش (cache). لقرب السِّجِلاّت من وحدة التنفيذ (execute unit) في المعالج؛ بالتالي لا يوجد تأخير في جلب البيانات والنتائج المؤقتة.

علاوةً على ذلك، تستعمل السِّجِلاّت (registers) غالباً كمكان تخزين مؤقت للتعليمات والبيانات الجاري تنفيذها إضافة لاستخدامات خاصة مثل عنونة الذاكرة والتحكم في مسار تنفيذ التعليمات والقيام بتنفيذ مهام متخصصة.

إضافةً إلى ذلك، في الواقع وحدة التنفيذ والسِّجِلاّت هي المكان الحقيقي لتنفيذ التعليمات وتشغيل البرامج وأنظمة التشغيل.

إضافةً إلى ذلك، استخدام آخر وهو التعامل مع منافذ الإدخال والإخراج (input/output ports) حيث توفر السِّجِلاّت عنوان جميع الأجهزة التي يتم ربطها بالمعالج كلوحة المفاتيح مثلاً..

وفي هذا السياق، إضافة لاستخدامات مخصصة للسِّجِلاّت مثل عنونة الذاكرة بجعل قيمة إحدى السِّجِلاّت تساوي قيمة عنوان الذاكرة المطلوب تخزينه أو جلب البيانات منه. وهذا يغني المبرمج عن كتابة العنوان الحقيقي للذاكرة في كل مرة داخل البرنامج.

ســِـجــِـلاّت تعليمات

سِّجِلاّت التحكم والحالة.

سِّجِلاّت أخرى

دور عدد السِّجِلاّت المتاحة في المعالج

من جانب آخر، يعتمد أداء الكود أو شفرة البرنامج بشكل ملحوظ على عدد السِّجِلاّت المتاحة في المعالج. يطلق على أقل عدد لازم من السِّجِلاّت لتقييم تعبير ما اسم عدد سترولر.

ما رأيك في هذه المقالة؟

📝 هل في هذه المقالة خطأ؟

إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.