Что такое "машина регистрации"?

Из http://code.google.com/p/unladen-swallow/wiki/ProjectPlan Я цитирую:

"Использование JIT также позволит нам переместить Python из машины на основе стека на машину регистрации, которая, как было показано, повышает производительность на других подобных языках (Ierusalimschy et al, 2005; Shi et al, 2005)."

В колледже я построил простой компилятор для языка с рекурсивными процедурами - который поддерживал фреймы стека для каждой вызванной процедуры - чтобы их можно было вызывать рекурсивно и чтобы параметры и возвращаемые значения работали....

2 вещи:

1) Правильно ли я полагаю, что то, что я реализовал, будет считаться "машиной на основе стека" с учетом терминологии, используемой в приведенной выше цитате?

2) Если мое предположение в пункте (1) было правильным, как работает "регистрирующая машина"? то есть, как он отличается от машины на основе стека?

Спасибо!

Ответ 1

Регистратор - это аппаратный или программный модуль, который при работе с данными берет его из памяти, помещает его в место, где он может быстро работать с ним, а затем возвращает результат.

Например, обычный ЦП является регистратором. Поскольку ALU (блок, который работает с числами в ЦП) может работать только с числами в регистре.

Машина на основе стека добавляет данные в стек, а затем либо всплывает, либо нажимает на нее материал.

Например, добавление двух чисел будет

Push 2 // Push 2 onto the stack
Push 3 // Push 3 onto the stack
Add // Add the top two things on the stack.

Когда в машине регистрации это будет что-то вроде этого.

Load x, r0 // Load x onto register 0
Load y, r1 // Load y onto register 1
Add r0, r1, r2 // Add 1 and 2 and store the result in register 2

Ответ 2

У регистрационной машины почти всегда есть стек.

Но машина стека редко имеет регистры с архитектурой, или может иметь только один или два.

У регистрационной машины могут быть некоторые операторы стека и могут даже иметь режим адресации стека.

Разница - одна из ориентации. У регистратора в основном будут инструкции, которые работают с регистрами, и будет иметь несколько операций для загрузки и хранения между регистрами и стеком или памятью.

Машина стека.. и они очень редки, как настоящие аппаратные устройства.. будут работать непосредственно в стеке с его инструкциями и будут иметь множество операций для загрузки и хранения между стеком и памятью.

Теперь причины, по которым аппаратные регистрационные машины быстрее, чем аппаратные стековые машины, возможно, не связаны с тем, что программное обеспечение "регистрирует" виртуальную машину быстрее, согласно цитированной статье, чем программные "стековые" машины.

Для программных виртуальных машин это, по-видимому, случай, когда требуется меньшее количество инструкций. Это было определено эмпирически в соответствии с претензиями в цитированной статье, но я предполагаю это, потому что в машине регистрации должно быть сделано намного меньше служебных инструкций, таких как push, pop и exchange, и потому, что регистратор может легко использовать операнды, если они все еще остаются лежащий в регистровом файле, без необходимости загрузки или push-операций. Конечно, все это просто память; они являются виртуальными регистрами.

Ответ 3

Регистратор использует фиксированное количество регистров или ведер для хранения промежуточных значений для вычисления. Например, команда "добавить" может добавлять значения в два конкретных регистра и сохранять результат в другом регистре.

На основе стека используется стек для хранения промежуточных значений во время вычисления. Например, чтобы добавить два числа, команды "добавить" выталкивают два значения из стека, добавляют их и возвращают результат в стек.

Ответ 4

1) Правильно ли я думаю, что то, что я будет рассматриваться как "машина на основе стека", учитывая терминология, используемая в цитате выше?

Не совсем. Стопка какого-то рода является практически единственным способом реализации рекурсивных вызовов функций. Но "стековая машина" идет намного дальше, делая все через стек. Не только вызовы функций, но и арифметические операции. В некотором смысле, они ведут себя так, как будто каждая машинная инструкция представляет собой вызов функции, обрабатываемый через стек. Это делает очень простой машинный дизайн, но довольно сложный для записи ассемблер/машинный код.

2) Если мое предположение в пункте (1) было правильно, как работает "регистратор", Работа? то есть как он отличается от машина на основе стека?

Регистратор имеет несколько быстрых внутренних хранилищ (регистров) и выполняет большую часть своих операций с данными в этих регистрах. Существуют дополнительные машинные инструкции для копирования данных между регистрами и основной памятью.

IIRC существует два типа стековых машин:

Аккумуляторные машины имеют "аккумулятор", который в основном представляет собой единственный регистр, который содержит результат вычислений (а также может поставлять операнд), причем большинство машинных команд работают на аккумуляторе.
"Чистые" стековые машины помещают результат вычислений поверх стека после использования операндов.

Ответ 5

Регистратор - это абстрактная машина, коды операций которой определяются ссылкой на их работу над набором именованных регистров, а не их работой в верхней части стека.

В машине регистрации: add может быть определен, чтобы взять три имени регистра в качестве операндов, добавить содержимое первых двух и поместить результат в третий. (Чаще всего это дизайн, в котором только один или два названы, и результат всегда идет в специальный регистр накопителя, но это не точка.)

В стековой машине: add может быть определено, чтобы вытолкнуть два операнда из стека, добавить их и нажать результат в стек.

Ответ 6

Создал ли ваш компилятор машинный код? Если это так, то его целью была машина регистрации (почти все конструкции процессора являются регистрационными машинами).

Машины стека сохраняют все значения в стеке, тогда как в регистрационных машинах имеется фиксированное количество слотов для хранения, чьи "адреса" не меняются (в отличие от стековых машин).