レジスタとRAMの違い：Q&Aで学ぶマイコン講座（48）（2/3 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。48回目は、初心者の方からよく質問される「レジスタとRAMの違い」についてです。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

レジスタ

　レジスタは大きく2通りに分かれます。CPUに搭載されている汎用レジスタ（またはアキュムレータ）^＊3）と、マイコンの周辺機能を制御するための制御レジスタです。

＊3）参考記事：マイコン入門!! 必携用語集（3）：マイコンの中枢「CPU」とは

【1】CPUのレジスタ

　CPUの状態を保存および確認するのに使われます。具体的には、演算途中のデータ、割り込みやサブルーティンでプログラムが分岐した時の戻りアドレス、演算結果が負値、ゼロになった場合の情報や桁上がり値などです。

　CPUの汎用レジスタはハードウェアでCPUに直結しているので、内部バスを経由してデータにアクセスするRAMよりも高速アクセスできる点が長所です。

【2】周辺機能の制御レジスタ

　周辺機能にはタイマー、USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）通信、A-Dコンバーター、D-Aコンバーターなどがあります。これらの周辺機能を設定するのにレジスタが使われます。図1では制御レジスタを例として挙げましたが、周辺機能の状態を示すステータスレジスタやA-Dコンバーターの変換結果を保存しておく結果レジスタや通信機能では送受信データを保存する送受信データレジスタなどがあります。

【再掲】図1：マイコンのレジスタ例　（STM32F4シリーズの場合） （クリックで拡大）

　基本的には、CPUの汎用レジスタと違い、演算途中や結果のデータを保存することはありませんが、マイコンによっては、アクセスしたデータのCRC計算値を保存するレジスタをもっています。

RAM

　RAMの大きな特長は次の2つです。

【1】任意のデータを入れることができる。

　保存するデータに制限はありません。CPUの計算途中のデータを一時的に保存することもできます。ただし、この場合、前述したように内部バスを経由しますので、CPUの汎用レジスタよりはアクセスが遅くなります。

　また、Cortex-M4の場合、命令コード入れて、実行することもできます。^＊4）

＊4）参考記事：Q&Aで学ぶマイコン講座（34）：RAMで命令を実行する方法

【2】大量のデータを順序立てて保存することができる。

　図1にあるCortex-M4の汎用レジスタは、32ビットのレジスタが12本しかありませんが、RAMの場合はキロバイト単位のデータを保存することができます。

　データはアドレス指定で順番に並んでいるので、データのテーブルを作って、順番にアクセスすることができます。通信機能で送受信データをテーブル化しておくと、DMA（Direct Memory Access）を使って大量のデータを効率良く処理することができます。