Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 36. Триггер — простейшая ячейка памяти
В прошлом уроке мы познакомились с триггером — самой маленькой ячейкой памяти, которая может хранить один бит: либо 0, либо 1. Но одного бита мало, чтобы описывать полезную информацию. Компьютеру нужны числа, символы, команды, адреса. Для этого триггеры объединяются в группы. Эти группы и называются регистры.
Чтобы понять суть регистра, представьте коробочку, в которой стоит несколько лампочек-триггеров подряд. Каждая лампочка может хранить свой 0 или 1, а вместе они образуют маленький «контейнер» для числа. Если в регистре 8 лампочек — он хранит байт, если 16 — два байта, если 32 — четыре байта.
Например, если у нас регистр из 8 триггеров, и их состояния такие: 1 0 1 1 0 0 1 0 — это значит, что регистр хранит двоичное число 10110010. Это двоичное число можно трактовать как целое число, как символ из таблицы ASCII или как часть машинной команды.
Важный момент заключается в том, что регистры находятся внутри процессора. Это делает их очень быстрыми по сравнению с внешней оперативной памятью. Процессор может обратиться к регистру мгновенно, без задержек, тогда как чтение из оперативной памяти (RAM) занимает заметно больше времени.
Регистры выполняют роль «рабочих рук» процессора. Чтобы сложить два числа, процессор сначала загружает их в регистры. Один регистр может хранить число A, другой — число B. Потом они подаются в АЛУ, где выполняется операция. Результат тоже записывается в регистр.
На логическом уровне регистр строится из цепочки триггеров. Если у нас есть восемь RS-триггеров, соединённых вместе, мы получаем восьмибитный регистр. У такого регистра есть два главных управляющих сигнала: «Записать» и «Прочитать». Если приходит сигнал «Записать», в триггеры одновременно записывается новое значение. Если сигнал «Прочитать», то текущее содержимое регистра выдаётся на общую шину данных, чтобы его могли использовать другие блоки процессора.
Таким образом, регистр — это как очень быстрый «карман» для хранения данных внутри процессора. Важно, что все биты в регистре меняются одновременно: мы не записываем туда по одному биту, а сразу целое число. Если сравнивать с жизнью, регистр — это как маленький блокнот у студента на паре: оперативные заметки, которые нужны прямо сейчас для решения задачи. Триггер в этой метафоре — это одна клеточка в блокноте, в которую можно записать «0» или «1».
Регистр — это первый шаг к созданию более сложной памяти. В процессоре их десятки, каждый со своей ролью. Но прежде чем разбирать специальные регистры процессора, нам важно понять, что в основе их всех лежит та же идея: несколько триггеров, объединённых вместе и управляемых одним сигналом.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 38. Регистры процессора
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________
👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!