¿Cómo se implementan los registros en microprocesadores?

Opción 2. Esta es la memoria de semiconductores basada en compuerta más básica, el flip flop R-S:

CuandoseactivaRoS,elbuclederealimentaciónhacequeelsistemamantengasuestadohastaqueseactivelaotraentrada.Comotal,escapazdealmacenarunsolobit. Memorias estáticas (de las cuales los registros son solo pequeñas porciones) están compuestas de arreglos de miles a millones de circuitos similares.

Memorias dinámicas , OTOH, do usa condensadores para almacenar bits. Debido a que los capacitores tienen muchos escapes, se deben actualizar muy a menudo, y esto conduce a un mayor consumo de energía y velocidades de acceso más bajas que con las memorias estáticas. Esto se equilibra con una densidad mucho mayor, ya que los circuitos son mucho más simples.

Históricamente, algunos procesadores han utilizado la capacitancia de la compuerta del transistor como medio para almacenar información porque reduce la cantidad de transistores necesarios para mantener cada bit. Una RAM con puertos de lectura y escritura separados requeriría tres transistores activos (uno de los cuales debería tener una puerta grande) y no habrá dispositivos de extracción por bit. En comparación, una RAM que no dependiera de la capacitancia de la compuerta generalmente requeriría cuatro transistores activos y dos dispositivos pull-up por bit. Tenga en cuenta que el estilo de RAM descrito aquí es muy diferente del utilizado en los chips de memoria dinámica, que dependen de la capacidad de drenaje y requieren protocolos especiales al leer y escribir. El estilo de RAM descrito aquí puede leerse y escribirse en cualquier patrón deseado, sujeto solo a un requisito que nunca será muy largo sin haber sido escrito.

La lógica dinámica tenía ventajas significativas cuando se usaba en chips PMOS o NMOS (que solo usan un tipo de transistor). Los dispositivos de pull-up eran caros y desperdiciaban energía, y aunque un transistor podría haber necesitado una compuerta más grande de lo normal para garantizar que pudiera recordar las cosas siempre que lo necesitara, un bit dinámico que usaba dos transistores de tamaño normal y un quad El transistor de tamaño aún sería más eficiente que un bit "estático" que necesitaba cuatro transistores activos y dos pull-ups. Sin embargo, las mejoras en la fabricación de chips han reducido en gran medida las ventajas de la lógica dinámica. La capacidad de los dispositivos CMOS de utilizar transistores PMOS y NMOS interconectados reduce en gran medida el gasto anteriormente asociado con los pull-ups pasivos. La reducción de la escala de los chips ha aumentado el costo relativo de la capacitancia de la puerta "deliberada" (por ejemplo, incluso el transistor "capacitor-puerta" que puede contener información para 10us solo tendría que ser 1/100 tan grande hoy como en 1976, aún sería cientos o miles de veces más grandes que los transistores necesarios para construir un poco de RAM estática). Por lo tanto, es más probable que los registros de procesadores de hoy en día se construyan completamente fuera de la lógica estática sin ninguna capacitancia deliberada.