Почему арифметические команды формата "память-регистр" выполняются дольше, чем команды формата "регистр-память" при одинаковом режиме адресации памяти?

Другие предметы Университет Архитектура ЭВМ Арифметические команды память-регистр регистр-память адресация памяти ЭВМ производительность команд время выполнения команд Новый

Чтобы понять, почему арифметические команды формата "память-регистр" выполняются дольше, чем команды формата "регистр-память", необходимо рассмотреть несколько ключевых аспектов работы процессора и архитектуры вычислительных машин.

1. Структура команд:

• Формат "память-регистр": В этом формате команда обращается к данным, которые находятся в памяти, и загружает их в регистр для выполнения операции. Это означает, что процессору сначала нужно выполнить операцию чтения из памяти.
• Формат "регистр-память": Здесь команда использует данные, которые уже находятся в регистре, и выполняет операцию с данными в памяти. В данном случае регистр уже содержит данные, и процессору не нужно загружать их из памяти.

2. Время доступа к памяти:

Доступ к памяти является гораздо более медленной операцией по сравнению с доступом к регистрам. Регистры расположены внутри процессора и имеют очень низкое время доступа, в то время как память (особенно оперативная) требует больше времени на доступ из-за различных задержек, таких как:

• Задержка на выборку данных из памяти.
• Задержка на передачу данных по шине.

3. Порядок выполнения операций:

В случае формата "память-регистр" процессору необходимо выполнить два отдельных шага:

1. Сначала загрузить данные из памяти в регистр.
2. Затем выполнить арифметическую операцию.

В то время как в формате "регистр-память" процессор может сразу использовать данные из регистра для выполнения операции, что сокращает количество необходимых шагов.

4. Оптимизация процессора:

Современные процессоры могут оптимизировать выполнение команд, но обращение к памяти остается более затратным по времени, чем работа с регистрами. Это приводит к тому, что команды формата "память-регистр" имеют больший временной расход на выполнение.

Таким образом, разница во времени выполнения арифметических команд формата "память-регистр" и "регистр-память" объясняется необходимостью обращения к более медленной памяти в первом случае и более быстрому доступу к данным, находящимся в регистрах, во втором.