寄存器为什么比内存快

计算机中最快的是寄存器，内存其次，最慢的是硬盘．

１．硬件设计不同：

相比较内存寄存器就是比较稀有的宝贵资源了，所以高性能，高成本，高耗电的设计都用在寄存器上．事实上确实如此，内存设计相对简单，每个位就是一个电容和一个晶体管，而寄存器设计则完全不同，多出好几个元件，并且通电后，寄存器的晶体管一直有电，而内存的晶体管是用时才有电，没用就没电，这样利于省电，这些设计因素上，决定了寄存器的读取速度更快．

２．工作方式不同：

寄存器的工作方式简单，只有两步：（１）找到相关的位，（２）读取这些位

内存的工作方式就要复杂的多：

（１）找到数据的指针（可能存放在寄存器，所以这一步就已进包含了读取寄存器）

（２）将指针送往内存管理单元（ＭＭＵ），由ＭＭＵ将虚拟的内存地址翻译成实际的物理地址

（３）将物理地址送往内存控制器，由内存控制器读出该地址在哪一个内存插槽上

（４）确定数据在哪个内存块上，从该块上读取数据

（５）数据先送回内存控制器，再送回ＣＰＵ，然后开始使用

３．距离不同：

距离不是主要因素，但是最好懂．内存距离CPU　比较远，所以要耗费跟长的时间来读

以3GHz的CPU为例，电流每秒钟可以振荡30亿次，每次耗时大约为0.33纳秒。光在1纳秒的时间内，可以前进30厘米。也就是说，在CPU的一个时钟周期内，光可以前进10厘米。因此，如果内存距离CPU超过5厘米，就不可能在一个时钟周期内完成数据的读取，这还没有考虑硬件的限制和电流实际上达不到光速。相比之下，寄存器在CPU内部，当然读起来会快一点。

距离对于桌面电脑影响很大，对于手机影响就要小得多。手机CPU的时钟频率比较慢（iPhone 5s为1.3GHz），而且手机的内存紧挨着CPU。