什么是微处理器中使用的堆栈指针？

 

我正准备参加微处理器考试。 如果使用程序计数器来保存下一条指令的地址，那么堆栈指针的用途是什么？

一个堆栈是一个LIFO（后进先出 - 您推入堆栈的最后一个条目是您弹出时返回的第一个条目）数据结构，通常用于保存堆栈帧（属于当前的功能）。

这包括但不限于：

  • 返回地址。
  • 一个返回值的地方。
  • 传递参数。
  • 局部变量。

    • 您将物品推入堆叠并将其弹出。 在微处理器中，堆栈可用于用户数据（如本地变量和传递的参数）和CPU数据（如调用子例程时的返回地址）。

    堆栈的实际实现取决于微处理器架构。 它可以在内存中长大或缩小，并且可以在推送/弹出操作之前或之后移动。

    通常影响堆栈的操作是：

  • 子程序调用和返回。
  • 中断调用和返回。
  • 代码明确推送和弹出条目。
  • 直接操纵SP寄存器。

    • 考虑我的（虚构的）汇编语言中的以下程序： 

    Addr  Opcodes   Instructions    ; Comments
----  --------  --------------  ----------
                                ; 1: pc<-0000, sp<-8000
0000  01 00 07  load r0,7       ; 2: pc<-0003, r0<-7
0003  02 00     push r0         ; 3: pc<-0005, sp<-7ffe, (sp:7ffe)<-0007
0005  03 00 00  call 000b       ; 4: pc<-000b, sp<-7ffc, (sp:7ffc)<-0008
0008  04 00     pop r0          ; 7: pc<-000a, r0<-(sp:7ffe[0007]), sp<-8000
000a  05        halt            ; 8: pc<-000a
000b  06 01 02  load r1,[sp+2]  ; 5: pc<-000e, r1<-(sp+2:7ffe[0007])
000e  07        ret             ; 6: pc<-(sp:7ffc[0008]), sp<-7ffe

    现在我们来看看执行过程，描述上面评论中显示的步骤：

  • 这是程序计数器为零且堆栈指针为8000（所有这些数字均为十六进制）的起始条件。
  • 这只是加载寄存器r0的立即值7并移到下一步（我假设你知道默认行为将移动到下一步，除非另有说明）。
  • 这通过将堆栈指针减少2来将r0推入堆栈，然后将该寄存器的值存储到该位置。
  • 这就调用了一个子程序。 程序计数器会以与上一步中的r0类似的方式推入堆栈，然后将程序计数器设置为其新值。 这与用户级别的推动没有什么不同，除了它作为系统级别的事情更多地完成之外。
  • 这从从堆栈指针计算的内存位置加载r1 - 它显示了一种将参数传递给函数的方法。
  • return语句从堆栈指针指向的位置提取值并将其加载到程序计数器中，同时调整堆栈指针。 这就像系统级别的弹出窗口（参见下一步）。
  • 从堆栈中弹出r0包括从堆栈指针指向的位置提取值，然后调整堆栈指针。
  • 暂停指令简单地将程序计数器留在原来的位置，是一个无限循环。

    • 希望从这个描述中，它将变得清晰。 底线是：堆栈对于以LIFO方式存储状态非常有用，这对于大多数微处理器执行子程序调用的方式来说是非常理想的。

    除非你是SPARC，在这种情况下，你可以为你的堆栈使用循环缓冲区:-)

    更新：只是为了澄清在上面的示例中推送和弹出值（无论是显式还是通过调用/返回）所采取的步骤，请参阅以下示例： 

    LOAD R0,7
PUSH R0
                     Adjust sp       Store val
sp-> +--------+      +--------+      +--------+
     |  xxxx  |  sp->|  xxxx  |  sp->|  0007  |
     |        |      |        |      |        |
     |        |      |        |      |        |
     |        |      |        |      |        |
     +--------+      +--------+      +--------+

POP R0
                     Get value       Adjust sp
     +--------+      +--------+  sp->+--------+
sp-> |  0007  |  sp->|  0007  |      |  0007  |
     |        |      |        |      |        |
     |        |      |        |      |        |
     |        |      |        |      |        |
     +--------+      +--------+      +--------+

    堆栈指针存储被推入堆栈的最近条目的地址。

    要将值压入堆栈，堆栈指针会递增以指向下一个物理内存地址，并将新值复制到内存中的该地址。

    要从堆栈中弹出一个值，该值将从堆栈指针的地址复制而来，堆栈指针会递减，并将其指向堆栈中的下一个可用项目。

    硬件堆栈最典型的用途是存储子程序调用的返回地址。 当子程序完成执行时，返回地址从堆栈顶部弹出并置于程序计数器寄存器中，导致处理器在调用子程序之后的下一条指令处继续执行。

    http://en.wikipedia.org/wiki/Stack_%28data_structure%29#Hardware_stacks

    你有更多的准备[考试]做;-)

    堆栈指针是一个寄存器，用于保存堆栈中下一个可用点的地址。

    堆栈是内存中的一个区域，用于存储堆栈，即LIFO（后进先出）类型的容器，我们存储局部变量和返回地址，允许简单地管理函数调用的嵌套一个典型的程序。

    请参阅此维基百科文章以获取堆栈管理的基本说明。

    链接地址: http://www.djcxy.com/p/80363.html

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