基于堆栈的CPU组织介绍

使用基于堆栈的CPU组织的计算机基于称为stack的数据结构。堆栈是数据字的列表。它使用后进先出(LIFO)访问方法，这是大多数CPU中最流行的访问方法。寄存器用于存储堆栈最顶层元素的地址，称为堆栈指针(SP) 。在该组织中，对堆栈数据执行ALU操作。这意味着两个操作数始终在堆栈上是必需的。操作后，结果将放入堆栈中。

在堆栈的运算符上执行的主要两个操作是Push和Pop 。仅从一端执行这两个操作。

1. 推 –
   此操作导致在堆栈顶部插入一个操作数，并减少了堆栈指针寄存器。 PUSH指令的格式为：

   PUSH 

   它将数据字插入到堆栈顶部的指定地址。它可以实现为：

   //decrement SP by 1
   SP <-- SP - 1 
   
   //store the content of specified memory address 
   //into SP; i.e, at top of stack
   SP <-- (memory address) 

2. 流行音乐 –
   此操作导致从堆栈顶部删除一个操作数，并增加了堆栈指针寄存器。 POP指令的格式为：

   POP 

   它将堆栈顶部的数据字删除到指定地址。它可以实现为：

   //transfer the content of  SP (i.e, at top most data) 
   //into specified memory location                   
   (memory address) <-- SP
   
   //increment SP by 1
   SP <-- SP + 1 

   操作类型指令在该CPU组织中不需要地址字段。这是因为该操作是在堆栈顶部的两个操作数上执行的。例如：

   SUB 

   该指令仅包含没有地址字段的操作码。它从堆栈中弹出两个顶部数据，减去数据，然后将结果推入顶部的堆栈中。

   PDP-11，Intel的8085和HP 3000是堆叠组织计算机的一些示例。

   基于堆栈的CPU组织的优势–

   • 高效计算复杂的算术表达式。
   • 指令的执行速度很快，因为操作数数据存储在连续的存储单元中。
   • 指令长度短，因为它们没有地址字段。

   基于堆栈的CPU组织的缺点–

   • 程序的大小增加。

   注意：基于堆栈的CPU组织使用零地址指令。