Question

从内存读取的数据，一定要先保存在寄存器里然后再从寄存器读进CPU吗？

从内存读取的数据，一定要先保存在寄存器里然后再从寄存器读进CPU吗？能不能从内存读取数据后，直接送进CPU？

Answer 1

内存工作原理
1.内存寻址

首先，内存从CPU获得查找某个数据的指令，然后再找出存取资料的位置时（这个动作称为“寻址”），它先定出横坐标（也就是“列地址”）再定出纵坐标（也就是“行地址”），这就好像在地图上画个十字标记一样，非常准确地定出这个地方。对于电脑系统而言，找出这个地方时还必须确定是否位置正确，因此电脑还必须判读该地址的信号，横坐标有横坐标的信号（也就是RAS信号，Row
Address Strobe）纵坐标有纵坐标的信号（也就是CAS信号，Column Address
Strobe），最后再进行读或写的动作。因此，内存在读写时至少必须有五个步骤：分别是画个十字（内有定地址两个操作以及判读地址两个信号，共四个操作）以及或读或写的操作，才能完成内存的存取操作。

2.内存传输

为了储存资料，或者是从内存内部读取资料，CPU都会为这些读取或写入的资料编上地址（也就是我们所说的十字寻址方式），这个时候，CPU会通过地址总线（Address
Bus）将地址送到内存，然后数据总线（Data Bus）就会把对应的正确数据送往微处理器，传回去给CPU使用。

3.存取时间

所谓存取时间，指的是CPU读或写内存内资料的过程时间，也称为总线循环（bus
cycle）。以读取为例，从CPU发出指令给内存时，便会要求内存取用特定地址的特定资料，内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU，一直到CPU收到数据为止，便成为一个读取的流程。因此，这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令，内存回复指令，并丢出资料给CPU的过程。我们常说的6ns（纳秒，秒－9）就是指上述的过程所花费的时间，而ns便是计算运算过程的时间单位。我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度，比如6ns的内存实际频率为1／6ns＝166MHz（如果是DDR就标DDR333，DDR2就标DDR2
667）。

重点是这一句：
以读取为例，从CPU发出指令给内存时，便会要求内存取用特定地址的特定资料，内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU，一直到CPU收到数据为止，便成为一个读取的流程。因此，这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令，内存回复指令，并丢出资料给CPU的过程。

内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。 内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。

寄存器是CPU内部重要的数据存储资源，一般用来保存程序的中间结果，为随后的指令快速提供操作数，从而避免把中间结果存入内存，再读取内存的操作。
所以楼主提问是否存在自相矛盾？

Answer 2

寄存器跟运算器是直接连接的，存取速度也是同步的，所以CPU的运算指令一般都是在寄存器中操作。内存比寄存器慢得多，虽然有可以读取内存运算指令，也是由硬件处理先把数据读取进不可见的寄存器。一般的CPU指令的操作数中至少一个是寄存器，这是CPU设计所定。