Универсальные регистры для хранения данных любых форматов или специализированные регистры в соответствии с определенными типами данных?

Однозначного ответа на этот вопрос не существует.

В архитектурах процессоров для построения специализированных компьютеров с относительно невысокой производительностью для управления различными технологическими объектами предпочтение отдается универсальным регистрам для хранения данных любых форматов данных (с фиксированной точкой, с плавающей точкой, адресов).

В архитектурах процессоров для построения как универсальных, так и специализированных компьютеров с высокой производительностью предпочтение отдается наборам специализированных по форматам данных регистров. В таких архитектурах имеются: универсальные регистры для данных с фиксированной точкой и адресов; универсальные регистры для данных с плавающей точкой; универсальные векторные регистры.

Количество регистров

Чем больше регистров, тем:

меньше обращений в оперативную память, а значит, тем выше производительность компьютера;

больший размер поля адресов регистров в команде и, соответственно, больше формат команды;

больше времени необходимо для их сохранения в оперативной памяти при прерываниях и переключениях процессов;

больше аппаратные затраты на их реализацию.

Чем меньше регистров в процессоре, тем:

чаще придется обращаться к оперативной памяти, а, значит, меньше производительность компьютера;

меньший размер поля адресов регистров в команде и, соответственно, короче формат команды;

меньше времени необходимо для их сохранения в оперативной памяти при прерываниях и переключениях процессов;

меньше аппаратные затраты на их реализацию.

В архитектурах процессоров для построения специализированных компьютеров с относительно невысокой производительностью для управления различными технологическими объектами используется 8 универсальных регистров общего назначения для хранения данных любых форматов данных (с фиксированной точкой, с плавающей точкой, адресов).

В архитектурах процессоров для построения специализированных компьютеров с относительно высокой производительностью для управления различными технологическими объектами используется 16 универсальных регистров общего назначения для хранения данных любых форматов данных (с фиксированной точкой, с плавающей точкой, адресов).

В архитектурах процессоров для построения как универсальных, так и специализированных компьютеров с высокой производительностью используется от 16 до 32 универсальных регистров для данных с фиксированной точкой и адресов; количество регистров для данных с плавающей точкой, векторных регистров – не менее 16.

В некоторых архитектурах (например, в архитектуре EPIC фирмы Intel) используется: 128 регистров для данных с фиксированной точкой и адресов; 128 регистров - для данных с плавающей точкой.

Тем не менее, увеличение количества регистров свыше определенного порога не приводит к существенному сокращению частоты обращений к оперативной памяти. Это означает, что затраты на их включение в процессор не окупаются.

Однозначного ответа на вопрос об оптимальном количестве регистров не существует.