我理解：
访问时间更快 > 花费更高
访问时间较慢 > 花费较低
我也了解寄存器是层次结构的顶部，具有最快的访问时间。但我很难研究出为什么它这么昂贵？据我所知，寄存器是直接内置于ALU中的电路。如果它们确实内置于CPU（尤其是ALU）中，那么是什么使它成为最昂贵的？
是它的大小吗？（寄存器当然是最小的）
内存层次结构 - 为什么寄存器很昂贵？
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- ajdbnabad13
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1考虑地址寻址。由于它们靠近ALU，因此在寄存器复用选择时我们需要最小的总线宽度。这直接关系到指令宽度，指令只能选择有限数量的寄存器。如果您有1024个通用寄存器，则需要10位指令才能选择每个寄存器。 - Jonathon Reinhart
1还要考虑时钟。拥有更多的东西，它就越大，这通常需要较慢的时钟频率。这就是为什么你的RAM运行在比CPU更低的时钟频率下的原因。 - Jonathon Reinhart
2供需关系。寄存器非常稀缺，因此它们非常昂贵。L1缓存很少，但不像寄存器那样稀缺。L2更为丰富。RAM充足。磁盘很丰富。S3是无限的。资源越丰富，价格越便宜，但访问速度较慢。 - Remus Rusanu
1个回答
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寄存器非常昂贵，因为它们必须非常快速，并且需要同时从许多地方访问。
例如，如果您有语句a = a + x; b = b + x; c = c + x; ，那么您有三条指令都想读取相同的寄存器。所以寄存器不仅仅是内存。还有所有需要在处理器中的数据路径，这样可以将寄存器中持有x的相同数据同时发送到三个指令。数据可以传输到很多很多地方。如果您编写double a = x; ，其中x是整数，则必须有一个数据路径将寄存器x发送到浮点单元。或者向量单元等。
然后您还要面临一个问题，不仅需要存储数据，还必须确保数据可用。如果您编写x = y + z; a = a + x; ，某人必须在第一条指令运行时跟踪持有x的寄存器此时无效，直到加法结果被存储，并阻止第二个加法运行。这非常昂贵。
因此，在构建寄存器时，不仅需要添加一些内存，还需要支付更多成本。寄存器对于处理器的速度非常重要，因此使用最昂贵和最快的技术来构建它们。
- gnasher729
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有没有适当的资源可以学习这个？ - Damika
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