【计算机系统结构】堆栈、累加、通用寄存器型机器对比

第二章    计算机指令集结构设计

 

 

2.1 名词解释

1. 堆栈型机器——CPU中存储操作数的单元是堆栈的机器。
2. 累加型机器——CPU中存储操作数的单元是累加器的机器。
3. 通用寄存器型机器——CPU中存储操作数的单元是通用寄存器的机器。
4. CISC——复杂指令集计算机。
5. RISC——精简指令集计算机。

 

 

1. 1.  堆栈型机器、累加器型机器和通用寄存器型机器各有什么优缺点？

     

指令集结构类型	优点	缺点
堆栈型	是一种表示计算的简单模型；指令短小。	堆栈不能被随机访问，从而很难生成有效代码。同时，由于堆栈是瓶颈，所以很难被高效地实现。
累加器型	减小了机器的内部状态；指令短小。	由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大。
寄存器型	是代码生成最一般的模型。	所有操作数均需命名，且显式表示，因而指令比较长。

 

 

1. 1.  常见的三种通用寄存器型机器的优缺点各有哪些？

 

指令集结构类型	优  点	缺  点
寄存器－寄存器型（0,3）	简单，指令字长固定，是一种简单的代码生成模型，各种指令的执行时钟周期数相近。	和指令中含有对存储器操作数访问的结构相比，指令条数多，因而其目标代码较大。
寄存器－存储器型（1,2）	可以直接对存储器操作数进行访问，容易对指令进行编码，且其目标代码较小。	指令中的操作数类型不同。在一条指令中同时对一个寄存器操作数和存储器操作数进行编码，将限制指令所能够表示的寄存器个数。由于指令的操作数可以存储在不同类型的存储器单元，所以每条指令的执行时钟周期数也不尽相同。
存储器－存储器型（3,3）	是一种最紧密的编码方式，无需“浪费”寄存器保存变量。	指令字长多种多样。每条指令的执行时钟周期数也大不一样，对存储器的频繁访问将导致存储器访问瓶颈问题。