A memória cache surgiu quando percebeu-se que as memórias não eram mais capazes de acompanhar o processador em velocidade, fazendo com que muitas vezes ele tivesse que ficar "esperando" os dados serem liberados pela memória RAM para poder concluir suas tarefas, perdendo muito em desempenho. Se na época do 386 a velocidade das memórias já era um fator limitante, imagine o quanto este problema não atrapalharia o desempenho dos processadores que temos atualmente. Para solucionar este problema, começou a ser usada a memória cache, um tipo ultra-rápido de memória que serve para armazenar os dados mais frequentemente usados pelo processador, evitando na maioria das vezes que ele tenha que recorrer à comparativamente lenta memória RAM. Sem ela, o desempenho do sistema ficará limitado à velocidade da memória, podendo cair em até 95%!. São usados dois tipos de cache, chamados de cache primário, ou cache L1 (level 1), e cache secundário, ou cache L2 (level 2). O cache primário é embutido no próprio processador e é rápido o bastante para acompanhá-lo em velocidade. Sempre que um novo processador é desenvolvido, é preciso desenvolver também um tipo mais rápido de memória cache para acompanhá-lo. [http://www.guiadohardware.net/termos/memoria-cache]
Sobre registradores há uma explicação boa em http://www.di.ufpb.br/raimundo/Hierarquia/Registradores.html
Agora, quem souber, poderia explicar de forma simples, se possível, o que são técnicas de previsão de desvio, execução especulativa e execução fora de ordem.
Item Correto!
"...é correto aumentar a memória local (registradores e cache)..."
Se o proc tem 4 registradores pode processar um numero de 4 posições (4551 por exemplo) se for fazer uma conta com um número de 8 posições precisará quebrar esse número em dois pedaços (27710089 = 2771 e 0089) e precisará de duas vezes mais tempo para executar um cálculo, por isso quanto mais registradores MENOS o processador precisará quebrar os número para efetuar contas, os processadores 64bits tem 64 registradores e fazem cálculo com números do dobro de tamanho dos processadores de 32 bits.
Sobre a Memória cache, é uma memória minúscula e ultra rápida que está localizada DENTRO do processador, chamada L1 ou L2, geralmente de 1MB ou 4MB, por estar DENTRO do processador ela é muito mais rapida, uma vez que não precisa passar pela placa mãe até chegar ao processador, mas não se coloca muita memória dessa num processador pois ela é muito cara. E QUANTO MAIS MEMÓRIA INTERNA (CACHE) o processador tiver, MAIS RAPIDO poderá processar as requisições QUE ESTARÃO NA FILA DENTRO DESTA MEMÓRIA.
"...e utilizar técnicas de previsão de desvio e execução especulativa..."
Só é possível processar o que o usuário ou sistema pede, caso contrário o prcessador não fará nada, ficará aguardando essas solicitações, mas é possível descobrir solicitações futuras as vezes, com algumas técnicas de previsão de desvio. O que o processador faz é ler sempre mais do que é necessário, incluive o início das DUAS ou mais OPÇÕES de desvio que pode haver em uma instrução ex: o usuário pede para ABRIR UM DOCUMENTO NO WORD > o processador abre e mostra a primeira página do documento, mas ele também leu mais 3 páginas, para que o word não fique lento caso o usuário queira passar as páginas.
"...e execução fora de ordem..."
A execução fora de ordem na verdade é mais importante para dar a NOÇÃO de que o sistema é multitarefa do que para real desempenho, funciona da seguinte forma: quando um usuário pede para abrir o Word e o Excel o processador não abre UM, depois o OUTRO, ele abre um pouco de cada um de cada vez, assim programas e processamentos pequenos são executados e finalizados sem serem prejudicados por processamentos grandes e pesados.
Fonte: Professor Salvador Scárdua.