x86-64 CPU में केतना रजिस्टर होला? (2020) में भइल.

x86-64 CPU में 16 सामान्य-उद्देश्य के रजिस्टर होलें, बाकी पूरा रजिस्टर फाइल बहुत बड़ होले — जब आप फ्लोटिंग-पॉइंट, SIMD, सेगमेंट, कंट्रोल, आ मॉडल-विशिष्ट रजिस्टर सभ के सामिल करीं तब 100 से ढेर आर्किटेक्चरल रजिस्टर सभ के सामिल कइल जाला। पूरा तस्वीर के समझल महत्व राखेला चाहे रउआ निम्न स्तर के कोड लिखत होखीं, सिस्टम के परफार्मेंस के डिबग करत होखीं, भा बस ऑपरेटिंग सिस्टम के नीचे का होला एह बारे में आपन जिज्ञासा पूरा करत होखीं.

x86-64 में 16 गो सामान्य-उद्देश्य रजिस्टर का बा?

The 64-bit extension of the x86 architecture (AMD64/Intel 64) doubled the original 8 general-purpose registers of IA-32 to 16. These are the workhorses of everyday computation — used for arithmetic, memory addressing, function arguments, and return values.

के बा
• RAX, RBX, RCX, RDX — मूल "एक्यूम्यूलेटर", "बेस", "काउंटर", आ "डेटा" रजिस्टर, अब 64-बिट चौड़ाई तक ले बढ़ावल गइल बा
• RSI, RDI — स्रोत इंडेक्स आ डेस्टिनेशन इंडेक्स, अक्सर स्ट्रिंग ऑपरेशन आ फंक्शन आर्गुमेंट
खातिर इस्तेमाल होला
• RSP, RBP — स्टैक पॉइंटर आ बेस पॉइंटर, कॉल स्टैक आ स्टैक फ्रेम
के प्रबंधन खातिर बहुत महत्व के बा
• R8 से R15 — x86-64 में पेश कइल गइल आठ गो बिल्कुल नया रजिस्टर, 32-बिट आर्किटेक्चर में मौजूद ना, कंपाइलर लोग के अनुकूलन खातिर बहुत ढेर लचीलापन देला

एह में से हर 64-बिट रजिस्टर बैकवर्ड-कम्पेटिबल होला, मने कि आप निचला 32 बिट (जइसे कि, EAX), 16 बिट (AX), या फिर अलग-अलग 8-बिट हाफ (AH, AL) तक के संबोधित क सकत बानी — ई डिजाइन विरासत 1978 से इंटेल 8086 तक ले फइलल बा।

x86-64 में असल में कुल रजिस्टर केतना बा?

एक बेर सामान्य-उद्देश्य के रजिस्टर से परे देखला पर संख्या काफी बढ़ जाला। आधुनिक x86-64 प्रोसेसर कई गो अलग-अलग रजिस्टर क्लास सभ के यूजर-स्पेस प्रोग्राम आ ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नेल दुनों के सोझा रखे ला:

RFLAGS रजिस्टर एगो एकल 64-बिट रजिस्टर हवे जे कंडीशन कोड सभ के रखे ला — जीरो फ्लैग, कैरी फ्लैग, ओवरफ्लो फ्लैग — जे हर अंकगणित भा लॉजिकल ऑपरेशन के बाद कंडीशनल ब्रांचिंग के नियंत्रित करे ला। RIP रजिस्टर (इंस्ट्रक्शन पॉइंटर) निष्पादित करे खातिर अगिला इंस्ट्रक्शन के पता के ट्रैक करे ला आ अधिकतर इंस्ट्रक्शन सभ द्वारा सीधे संशोधित ना कइल जा सके ला।

पहिले के x86 आर्किटेक्चर सभ के सेगमेंट मेमोरी मॉडल से छह गो सेगमेंट रजिस्टर (CS, DS, ES, FS, GS, SS) बचल बाड़ें। 64-बिट मोड में, ज्यादातर वेस्टिजियल होलें, बाकी FS आ GS के अबहिन ले ऑपरेटिंग सिस्टम सभ द्वारा सक्रिय रूप से इस्तेमाल थ्रेड-लोकल स्टोरेज आ CPU-लोकल कर्नेल डेटा संरचना सभ के ओर इशारा करे खातिर कइल जाला।

फिर एसएसई के साथ पेश कइल गइल 16 एक्सएमएम रजिस्टर (XMM0–XMM15) बाड़ें, हर एक के चौड़ाई 128 बिट बा। एवीएक्स के साथ ई 256-बिट वाईएमएम रजिस्टर बन जालें आ एवीएक्स-512 के साथ ई अउरी बिस्तार 512-बिट जेडएमएम रजिस्टर में हो जालें — समर्थित हार्डवेयर पर फाइल में अउरी 32 गो रजिस्टर जोड़ के। स्टैक के रूप में संगठित विरासत 8 x87 FPU रजिस्टर (ST0–ST7), 80-बिट एक्सटेंडेड-प्रेसिजन फ्लोटिंग-पॉइंट कंप्यूटेशन के संभाले ला।

की इनसाइट: एगो बिसेस x86-64 प्रक्रिया में यूजर-स्पेस कोड के देखे वाला रजिस्टर सभ के कुल संख्या लगभग 40–50 (सामान्य-उद्देश्य, फ्लैग, इंस्ट्रक्शन पॉइंटर, सेगमेंट, आ XMM रजिस्टर) होला। जब आप कर्नेल-मोड कंट्रोल रजिस्टर, डिबग रजिस्टर, आ सैकड़न मॉडल स्पेसिफिक रजिस्टर (MSR) सभ के जोड़ब तब पूरा आर्किटेक्चरल रजिस्टर स्पेस हजारन में चल जाला — जिनहन में से अधिकतर के कबो साधारण सॉफ्टवेयर ना छूवे ला।

x86-64 सामान्य-उद्देश्य रजिस्टर के गिनती काहे कइलस?

8 से 16 सामान्य-उद्देश्य रजिस्टर सभ के कूद 2000 के दशक के सुरुआत में x86-64 एक्सटेंशन के डिजाइन करे के समय एएमडी द्वारा कइल गइल सभसे ब्यवहारिक सुधार सभ में से एक रहल। मूल 8 गो रजिस्टर सभ के कारण एगो गंभीर अड़चन पैदा भइल: कंपाइलर लोग के लगातार चर सभ के मेमोरी (स्टैक) में स्पिल करे खातिर मजबूर कइल गइल काहें से कि बस इंटरमीडिएट मान सभ के रखे खातिर पर्याप्त रजिस्टर ना रहलें। एह स्पिल से अतिरिक्त लोड आ स्टोर निर्देश पैदा होला, समय आ मेमोरी बैंडविड्थ दुनों बर्न हो जाला।

16 गो सामान्य-उद्देश्य वाला रजिस्टर सभ के साथ, x86-64 कॉलिंग कन्वेंशन (लिनक्स/मैकओएस पर सिस्टम V AMD64 ABI, विंडोज पर माइक्रोसॉफ्ट x64 ABI) पहिला कई गो फंक्शन आर्गुमेंट सभ के पूरा तरीका से रजिस्टर सभ में पास क सके ला — लिनक्स पर छह गो इंटीजर आर्गुमेंट (RDI, RSI, RDX, RCX, R8, R9) — बिना स्टैक के बिल्कुल छूले। एह से फंक्शन-हेवी कोड खातिर ओवरहेड बहुत कम हो जाला, जेह में लगभग सगरी आधुनिक सॉफ्टवेयर सामिल बाड़ें।

रजिस्टर कैश आ रैम से कइसे अलग होला?

रजिस्टर मेमोरी हायरर्की के बिल्कुल शीर्ष पर बइठे ला — L1 कैश से तेज, जवन खुद मुख्य रैम से मैग्नीट्यूड के ऑर्डर तेज होला। रजिस्टर तक पहुँच में जीरो लेटेंसी के साथ एकही क्लॉक चक्र लागे ला जबकि L1 कैश हिट में भी 4-5 चक्र के लागत आवे ला आ मुख्य मेमोरी एक्सेस में सैकड़न के खर्चा हो सके ला। रजिस्टर सभ में खाली ऊ डेटा होला जे CPU सक्रिय रूप से अभी के साथ कंप्यूट क रहल बा, बाइट में नापल जाला जबकि रैम प्रोग्राम स्टेट के गीगाबाइट स्टोर करे ला।

एही से रजिस्टर आवंटन एगो कंपाइलर द्वारा कइल जाए वाला सभसे परिणामी अनुकूलन सभ में से एक हवे। पूरा हॉट लूप में रजिस्टर में अक्सर इस्तेमाल होखे वाला चर के रखल नैनोसेकंड में चले वाला कोड आ मेमोरी लेटेंसी पर अड़चन पैदा करे वाला कोड के बीच के अंतर हो सके ला। एह से आपके रजिस्टर फाइल के समझल खाली अकादमिक ना होला — ई बतावे ला कि -O2 नियर कंपाइलर फ्लैग सभ कोड काहें पैदा करे लें जे अक्सर अनऑप्टिमाइज्ड बिल्ड सभ से दुगुना तेज होला।

2020 के बाद से रजिस्टर फाइल के विकास कईसे भईल बा?

2020 से इंटेल के एवीएक्स-512 के अपनावे के तरीका बिस्तार भइल बा, प्रभावी रूप से समर्थित सीपीयू सभ के 32 जेडएमएम रजिस्टर (512-बिट) के साथे-साथ 8 गो डेडिकेटेड ऑपमास्क रजिस्टर (K0–K7) दिहल गइल बा जे प्रीडिकेट सिमड निष्पादन खातिर इस्तेमाल होखे लें। 2022 में रिलीज भइल एएमडी के जेन 4 आर्किटेक्चर में एवीएक्स-512 के सपोर्ट भी जोड़ल गइल। आर्किटेक्चरल रजिस्टर गिनती, ब्यवहार में, ज्यादातर प्रोग्रामर लोग के सोचे वाला 16 गो से बहुत बड़ होला — आधुनिक आउट-ऑफ-ऑर्डर सीपीयू के भीतर के फिजिकल रजिस्टर फाइल में रजिस्टर के नाँव बदले के इस्तेमाल कइल जाला ताकि सैकड़न फिजिकल रजिस्टर सभ के आर्किटेक्चरल रजिस्टर सभ से मैप कइल रखरखाव कइल जा सके, प्रोग्रामर के अदृश्य निर्देश-स्तर के समानांतरता के सक्षम बनावे ला।

अक्सर पूछल जाए वाला सवाल

ARM64 के तुलना में x86-64 में केतना रजिस्टर बा?

ARM64 (AArch64) 31 सामान्य-उद्देश्य 64-बिट रजिस्टर (X0–X30) के अलावा एगो डेडिकेटेड जीरो रजिस्टर आ स्टैक पॉइंटर उपलब्ध करावे ला — x86-64 के 16 से लगभग दुगुना। एआरएम के आरआईएससी डिजाइन दर्शन हमेशा से मेमोरी ट्रैफिक के कम से कम करे खातिर बड़हन रजिस्टर फाइल के पक्ष में रहल बा, जवन मोबाइल आ एम्बेडेड संदर्भ में एआरएम के पावर इफिशिएंसी फायदा में प्रमुख योगदान देला।

का कवनो प्रोग्राम सभ 16 गो सामान्य-उद्देश्य रजिस्टर सभ के स्वतंत्र रूप से इस्तेमाल क सके ला?

पूरी तरह से ना। कॉलिंग कन्वेंशन में कुछ खास रजिस्टरन खातिर खास भूमिका सुरक्षित राखल गइल बा. आरएसपी स्टैक पॉइंटर हवे आ एकरा के संरेखित रहे के चाहीं। आरबीपी के अक्सर फ्रेम पॉइंटर के रूप में इस्तेमाल कइल जाला। कॉली-सेव रजिस्टर (लिनक्स पर आरबीएक्स, आरबीपी, आर12–आर15) के फंक्शन कॉल सभ में संरक्षित करे के पड़े ला। ब्यवहार में, कौनों फंक्शन कौनों भी समय बिना कौनों बिसेस हैंडलिंग के मोटा-मोटी 9–10 गो रजिस्टर सभ के स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करे ला।

का अधिका रजिस्टर के मतलब हमेशा तेज कोड होला?

अधिक रजिस्टर मेमोरी में स्पिल के कम करे ला, जे आमतौर पर परफार्मेंस में सुधार करे ला — बाकी खाली एक बिंदु तक ले। आधुनिक सीपीयू सभ में आर्किटेक्चरल रजिस्टर गिनती के परवाह कइले बिना समानांतरता निकाले खातिर आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन आ रजिस्टर के नाँव बदले के इस्तेमाल होला। आर्किटेक्चरल रजिस्टर सभ के एगो निश्चित संख्या से परे, घटत रिटर्न काफी होला, एही से ज्यादातर आईएसए सभ सामान्य-उद्देश्य के रजिस्टर सभ खातिर 16–32 रेंज में स्थिर हो जालें।

आधुनिक सॉफ्टवेयर के तकनीकी जटिलता के प्रबंधन खातिर — निम्न स्तर के बुनियादी ढांचा से ले के उच्च स्तर के बिजनेस ऑपरेशन तक — खातिर ओतने शक्तिशाली आ बढ़िया संरचित टूल के जरूरत होला जेतना कि रउआ जवना सिस्टम पर निर्माण करीं। मेवेज एगो 207 मॉड्यूल वाला बिजनेस ऑपरेटिंग सिस्टम हवे जेकर इस्तेमाल 138,000 से ढेर यूजर लोग प्रोजेक्ट मैनेजमेंट से ले के मार्केटिंग ऑटोमेशन ले सभ के सुव्यवस्थित करे खातिर करे ला, ई महज $19/महीना से शुरू होला।

अप खातिर 16\u201332 रेंज में स्थिर हो जालें