الامارات 7 - ذاكرة السجلات
تُعتبر ذاكرة السجلات (بالإنجليزية: Registers memory) أسرع أنواع الذاكرة في جهاز الحاسوب، حيث توجد داخل وحدة المعالجة المركزية. تُستخدم هذه الذاكرة لمعالجة البيانات المدخلة من قبل المستخدم، وتُعتبر أصغر أنواع الذاكرة، حيث يتراوح حجمها عادةً ما بين 32-64 بت فقط. تلعب ذاكرة السجلات دورًا حيويًا في أداء وحدة المعالجة المركزية، إذ تعتمد سرعتها على عدد وحجم البتات الموجودة في هذه الذاكرة، كما تحتفظ مؤقتًا بالبيانات والمعلومات التي تُستخدم بشكل متكرر.
آلية عمل ذاكرة السجلات
تُستخدم السجلات في وحدة المعالجة المركزية لتخزين البيانات والوصول إليها، وبما أن وحدة المعالجة المركزية لا يمكنها الوصول مباشرة إلى البيانات المخزنة في الذاكرة، يتعين عليها المرور أولاً بالسجلات لجلب التعليمات والأوامر. تتضمن عملية الوصول إلى البيانات ثلاث مراحل رئيسية:
إحضار المعلومات (Fetch): تتم في هذه المرحلة جلب البيانات والتعليمات من الذاكرة الرئيسية لتخزينها في السجلات.
فكّ التشفير (Decode): خلال هذه المرحلة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بفك تشفير البيانات المستخرجة من الذاكرة الرئيسية، والتحقق مما إذا كانت قادرة على فهم الأوامر.
التنفيذ (Execute): في هذه المرحلة الأخيرة، تنفذ وحدة المعالجة المركزية الأوامر والبيانات، ويتم تخزين النتائج في إحدى السجلات لاستخدامها لاحقًا.
أنواع السجلات في ذاكرة السجلات
تتضمن ذاكرة السجلات في وحدة المعالجة المركزية عدة أنواع، منها:
سجلات العناوين (Address registers): تحتوي على عناوين الذاكرة الرئيسية للبيانات والأوامر.
سجل البيانات (Data register): يُستخدم للاحتفاظ بالبيانات المنقولة بين الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية.
سجل الفهرس (Index register): يحتوي على قيمة أساسية تُضاف إلى عنوان الذاكرة للوصول إلى هذا العنوان بشكل فعّال.
سجل مؤشّر المقطع (Segment pointer register): يحتوي على عنوان البداية لمقطع من الذاكرة الذي يحتوي على أمر برمجي معين، بحيث يكون هناك سجل مرجعي لبداية مقطع الذاكرة الذي يحتوي على نظام التشغيل عند تنفيذه عبر المُعالج.
تُعتبر ذاكرة السجلات (بالإنجليزية: Registers memory) أسرع أنواع الذاكرة في جهاز الحاسوب، حيث توجد داخل وحدة المعالجة المركزية. تُستخدم هذه الذاكرة لمعالجة البيانات المدخلة من قبل المستخدم، وتُعتبر أصغر أنواع الذاكرة، حيث يتراوح حجمها عادةً ما بين 32-64 بت فقط. تلعب ذاكرة السجلات دورًا حيويًا في أداء وحدة المعالجة المركزية، إذ تعتمد سرعتها على عدد وحجم البتات الموجودة في هذه الذاكرة، كما تحتفظ مؤقتًا بالبيانات والمعلومات التي تُستخدم بشكل متكرر.
آلية عمل ذاكرة السجلات
تُستخدم السجلات في وحدة المعالجة المركزية لتخزين البيانات والوصول إليها، وبما أن وحدة المعالجة المركزية لا يمكنها الوصول مباشرة إلى البيانات المخزنة في الذاكرة، يتعين عليها المرور أولاً بالسجلات لجلب التعليمات والأوامر. تتضمن عملية الوصول إلى البيانات ثلاث مراحل رئيسية:
إحضار المعلومات (Fetch): تتم في هذه المرحلة جلب البيانات والتعليمات من الذاكرة الرئيسية لتخزينها في السجلات.
فكّ التشفير (Decode): خلال هذه المرحلة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بفك تشفير البيانات المستخرجة من الذاكرة الرئيسية، والتحقق مما إذا كانت قادرة على فهم الأوامر.
التنفيذ (Execute): في هذه المرحلة الأخيرة، تنفذ وحدة المعالجة المركزية الأوامر والبيانات، ويتم تخزين النتائج في إحدى السجلات لاستخدامها لاحقًا.
أنواع السجلات في ذاكرة السجلات
تتضمن ذاكرة السجلات في وحدة المعالجة المركزية عدة أنواع، منها:
سجلات العناوين (Address registers): تحتوي على عناوين الذاكرة الرئيسية للبيانات والأوامر.
سجل البيانات (Data register): يُستخدم للاحتفاظ بالبيانات المنقولة بين الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية.
سجل الفهرس (Index register): يحتوي على قيمة أساسية تُضاف إلى عنوان الذاكرة للوصول إلى هذا العنوان بشكل فعّال.
سجل مؤشّر المقطع (Segment pointer register): يحتوي على عنوان البداية لمقطع من الذاكرة الذي يحتوي على أمر برمجي معين، بحيث يكون هناك سجل مرجعي لبداية مقطع الذاكرة الذي يحتوي على نظام التشغيل عند تنفيذه عبر المُعالج.