为什么基于寄存器的虚拟机比基于堆栈的虚拟机更好？

Question

为什么基于寄存器的虚拟机比基于堆栈的虚拟机更好？

具体来说，在Parrot VM 的文档中，设计者解释了注册机的好处:

[...]许多高级语言程序由嵌套函数和方法调用组成，有时还使用词法变量来保存中间结果。在非 JIT 设置下，基于堆栈的 VM 会多次弹出并压入相同的操作数，而基于寄存器的 VM 只会分配适量的寄存器并对其进行操作，这可以显着减少操作量和 CPU 时间。

但为什么相同的操作数会被推送多次呢？

Answer 1

他们似乎描述了一个虚拟机，该虚拟机按照语言设计中的描述执行代码，逐个字节码，无需编译或优化。在这种情况下，这是真的。例如，考虑一下执行类似操作的代码：

x = first(a,b,c)
y = second(a,b,c)
third(y,x)

使用基于寄存器的系统，您可以简单地将参数放在所需的任何位置（如果寄存器可用于传递参数）。如果所有寄存器都是“全局”的，而不是每个函数的（或者至少在弹出调用堆栈时恢复），您可能不需要在调用 first 和 second.

如果您有一个基于堆栈的虚拟机，您最终会得到类似的结果（希望您确实有交换）：

push a
push b
push c
call first
push a # pushing same arguments again
push b
push c
call second
swap
call third

此外，如果您计算重用相同变量的数学表达式，您可能需要这样做像这样的东西：

push a
push b
add
push a
push c
add
add

而不是（假设有寄存器a，b，c，并且您可以销毁b和c的内容）：

add b, a
add c, a
add b, c # result in b

这避免了恢复a，这需要在单独的推入中完成第一个案例。

再说一遍，我只是猜测这些例子，也许它们意味着其他一些情况......