ذاكرة السجلات: أسرع أنواع الذاكرة في أجهزة الحاسوب
تُعد ذاكرة السجلات (بالإنجليزية: Registers memory) الموجودة داخل وحدة المعالجة المركزية واحدة من أسرع أنواع الذاكرة في أجهزة الحاسوب. تُستخدم هذه الذاكرة لمعالجة البيانات المدخلة من قبل المُستخدم، وتمتاز بأنها أصغر أنواع الذاكرة في الأجهزة، حيث يتراوح حجمها عادةً بين 32-64 بت فقط.
تتسم ذاكرة السجلات بأهمية كبيرة، حيث تعتمد سرعة أداء وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير على عدد وحجم البتات المتوفرة فيها. تحتفظ هذه الذاكرة مؤقتًا بالبيانات والمعلومات التي تستخدم بشكل متكرر من قبل وحدة المعالجة المركزية، مما يعزز من كفاءة العمليات الحاسوبية.
كيفية عمل ذاكرة السجلات
تستخدم السجلات في وحدة المعالجة المركزية لتخزين البيانات والوصول إليها. نظرًا لأن وحدة المعالجة المركزية لا تستطيع الوصول مباشرة إلى البيانات المخزنة في الذاكرة الرئيسية، فإنها تتطلب المرور عبر السجلات أولًا لجلب التعليمات والأوامر. تتم هذه العملية من خلال ثلاث مراحل كالتالي:
- الإحضار: (بالإنجليزية: Fetch)؛ وهي المرحلة الأساسية في الدورة، حيث يتم خلالها استرداد البيانات والتعليمات من الذاكرة الرئيسية لتخزينها في السجلات.
- فك التشفير: (بالإنجليزية: Decode)؛ وهي المرحلة التي تقوم فيها وحدة المعالجة المركزية بفك شفرة البيانات المستردة من الذاكرة الرئيسية، حيث يتم التحقق من قدرة وحدة المعالجة المركزية على فهم وتفسير الأوامر.
- التنفيذ: (بالإنجليزية: Execute)؛ وهي المرحلة الأخيرة من الدورة، حيث تنفذ وحدة المعالجة المركزية الأوامر والبيانات أو تعالجها، ثم تُخزن النتيجة في أحد السجلات لاستخدامها لاحقًا.
أنواع السجلات في ذاكرة السجلات
تتضمن ذاكرة السجلات في وحدة المعالجة المركزية مجموعة متنوعة من السجلات، منها:
- سجلات العناوين: (بالإنجليزية: Address registers)؛ وهي السجلات التي تحتوي على عناوين الذاكرة الرئيسية الخاصة بالبيانات والأوامر.
- سجل البيانات: (بالإنجليزية: Data register)؛ يُستخدم هذا السجل للاحتفاظ بالبيانات المُنتقلة بين الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية أو العكس.
- سجل الفهرس: (بالإنجليزية: Index register)؛ وهو السجل الذي يحمل قيمة أساسية تُضاف إلى عنوان الذاكرة للوصول بكفاءة إلى ذلك العنوان.
- سجل مؤشّر المقطع: (بالإنجليزية: Segment pointer register)؛ وهو السجل الذي يحتوي على عنوان البداية لمقطع من الذاكرة يحتوي على أمر برمجي معين. يُعتبر مثل سجل مرجعي لبداية مقطع الذاكرة المتعلق بنظام التشغيل عند تنفيذه عبر المعالج، حيث يتواجد سجل مؤشر خاص بكل أمر برمجي.