三种常见的计算模型

堆栈机

堆栈机，全称为“堆栈结构机器”，即英文的 “Stack Machine”。基于堆栈机模型实现的计算机，无论是虚拟机还是实体计算机，都会使用“栈”这种结构来实现数据的存储和交换。栈是一种“后进先出（LIFO）”的数据结构，即最后被放入栈容器的数据会被最先取出。

堆栈机的指令集中包含了零地址指令（“0-operand” instruction set），硬件在运行运算时，使用两种基本操作进行运算：

• 推入：将数据放入堆栈的顶端（数组形式或串列形式），堆栈顶端 top 指针加一。
• 弹出：将顶端数据输出（回传），堆栈顶端数据减一。

累加器机

累加器机，英文为“Accumulator Machine”，是一种寄存器，用来存储计算产生的中间结果。累加器机模型是一种古老的计算模型，仅能够支持单一值的累加寄存器单元，因此，基于累加器机模型设计的指令都只支持一个操作数。

寄存器机

寄存器机，英文为 Register Machine，也译为暂存器机，这种计算模型的机器，使用特定的 CPU 寄存器组，来作为指令执行过程中数据存储和交换的容器。

在寄存器中，由于每一条参与到数据交换和处理的指令，都需要显示地标记操作数所在的寄存器，相较于堆栈机和累加器机，指令更长，但也更加灵活。

三种计算模型的比较

• 堆栈机使用栈结构作为数据存储与交换的容器，由于其“先进后出”的特性，无法直接操作位于栈底的数据，因此，在特殊情况下，机器会使用额外的指令来进行栈数据的交换过程，从而损失一定的执行效率。但另一方面，堆栈机模型实现简单，指令代码长度适中。
• 累加器机由于只有一个累加器寄存器可用于存储数据，因此在指令的执行过程中，可能会频繁请求机器的线形内存，从而导致一定的性能损耗。但另一方面，该模型最多只能有一个操作数，因此对应的指令代码较为精简。
• 寄存器机内大多数与数据操作相关的指令，都需要在执行时指定目标寄存器，因此，指令代码的长度较长。寄存器机拥有更多的数据暂存容器，一方面，灵活的数据操作导致寄存器的分配和使用规则变得复杂，另一方面，在使用得当的情况下，同样的计算逻辑，基于寄存器机模型，可以生成更为高效的指令执行结构。

最后

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