ذاكرة السجلات: أسرع أنواع الذاكرة في الحاسوب
تُعد ذاكرة السجلات (بالإنجليزية: Registers Memory) المكون الأساسي داخل وحدة المعالجة المركزية، حيث تعتبر أسرع أنواع الذاكرة المتوفرة في جهاز الحاسوب. تستخدم هذه الذاكرة لمعالجة البيانات المدخلة من قبل المستخدم، وهي أيضاً الأصغر حجماً بين كافة أنواع الذاكرة، حيث يتراوح حجمها عادةً بين 32 و64 بت فقط.
تكتسب ذاكرة السجلات أهمية بالغة، إذ تعتمد سرعة أداء وحدة المعالجة المركزية على عدد وحجم البتات الموجودة فيها. تحتفظ هذه الذاكرة مؤقتًا بالبيانات والمعلومات التي يتم استخدامها بشكل متكرر من قبل وحدة المعالجة المركزية، مما يسهم في تحسين كفاءة تنفيذ الأوامر.
آلية عمل ذاكرة السجلات
تقوم وحدة المعالجة المركزية باستخدام السجلات لتخزين البيانات واسترجاعها. وبما أن وحدة المعالجة المركزية لا تستطيع الوصول بشكل مباشر إلى البيانات المخزنة في الذاكرة، يتعين عليها المرور أولاً عبر السجلات للحصول على التعليمات والأوامر. تتم هذه العملية من خلال ثلاث مراحل أساسية كما يلي:
- إحضار المعلومات: (بالإنجليزية: Fetch)؛ وهي العملية الأساسية في الدورة، حيث يتم خلالها جلب البيانات والتعليمات من الذاكرة الرئيسية ليتم الاحتفاظ بها في السجلات الخاصة بوحدة المعالجة المركزية.
- فكّ التشفير: (بالإنجليزية: Decode)؛ في هذه المرحلة، تقوم وحدة المعالجة المركزية بفك تشفير البيانات التي تم استرجاعها، مع ضرورة التأكد من قدرتها على فهم وتفسير الأوامر المستلمة.
- التنفيذ: (بالإنجليزية: Execute)؛ وهي المرحلة النهائية من الدورة، حيث تقوم وحدة المعالجة المركزية بتنفيذ الأوامر ومعالجة البيانات، ثم تخزين النتائج في إحدى السجلات للاستخدام لاحقاً.
أنواع السجلات في ذاكرة السجلات
تشمل ذاكرة السجلات داخل وحدة المعالجة المركزية مجموعة متنوعة من الأنواع، ومن أبرز هذه الأنواع:
- سجلات العناوين: (بالإنجليزية: Address Registers)؛ التي تحتوي على عناوين الذاكرة الرئيسية المستخدمة لتخزين البيانات والأوامر.
- سجل البيانات: (بالإنجليزية: Data Register)؛ المسؤول عن تخزين البيانات المنقولة بين الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية.
- سجل الفهرس: (بالإنجليزية: Index Register)؛ والذي يحتوي على قيمة أساسية تُضاف إلى عنوان الذاكرة للوصول إليه بشكل أكثر فعالية.
- سجل مؤشّر المقطع: (بالإنجليزية: Segment Pointer Register)؛ الذي يحتوي على عنوان البداية لمقطع من الذاكرة يحمل أمرًا برمجيًا معينًا. حيث يوجد سجل مرجعي لبداية المقطع الذي يحتوي على نظام التشغيل عند تنفيذه عبر المعالج، ولكل أمر برمجي سجل مؤشر خاص به.
