¿Por qué la dirección en el contador del programa se envía a MAR y no directamente a la RAM?

El MAR es el registro de acceso a la memoria dentro de un procesador. El valor que se almacena dentro de la CPU se utiliza para controlar el bus de acceso a la memoria, identificando a qué ubicación de memoria desea acceder.

La necesidad de la MAR como un paso intermedio se debe a que la dirección que se proporciona no puede acceder directamente a la memoria. En el caso de la memoria caché, la dirección de la memoria pasa por una transformación en menos bits y luego se verifica la ubicación a la que se hace referencia para ver si contiene el contenido de la ubicación de memoria real originalmente especificada. (Una única ubicación de caché puede contener los datos de cualquiera de varias ubicaciones de memoria física, pero obviamente solo una de ellas a la vez). En el caso de RAM dinámica, la dirección especificada por el MAR debe dividirse en dos o más partes, proporcionando una fila y una columna (y a veces un banco) para identificar la ubicación de memoria deseada. Esta naturaleza de dividir la RAM en filas, columnas y bancos es necesaria debido al diseño interno de la memoria RAM dinámica. También se pueden realizar cambios más complicados en el valor MAR antes de que se use para acceder al RAM real para permitir la reasignación de memoria e incluso la memoria virtual. El circuito que toma el valor almacenado en el MAR y lo transforma en las señales necesarias para acceder a la ubicación real de la memoria se conoce como controlador de memoria.

Por cierto, gracias por la pregunta. Ha pasado mucho tiempo desde que vi a alguien hacer referencia a MAR y PC o preguntar cómo funcionan las funciones internas de un procesador. Si está realmente interesado en el diseño del procesador, le recomendaría que busque información en la computadora AN / UYK-20 ahora desclasificada. Era un sistema de procesamiento microprogramado que expone las funciones internas de un procesador y puede servir como una gran experiencia de aprendizaje para comprenderlas.