atitit.虛擬機器與指令系統的設計 1
. 兩種計算模型
，堆疊機和狀態機
（基於暫存器的虛擬機器1
1.1.1. 堆疊機1
1.1.2. 狀態機2
2. 為什麼狀態機比堆疊機快呢？3
2.1.
stack based vm的指令範例4
3. 參考5
有了上面的基礎只是，我們就知道，堆疊機和狀態機不過是兩種不同的圖靈完整的計算模型而已。
所謂堆疊機，就是計算機的狀態是存在於堆疊之中，通過對堆疊中的元素進行運算和調整，來實現計算功能的計算機。
例如，要進行乙個1+2的加法運算，那麼就：
操作堆疊狀態
初始狀態
將1壓入棧中
1將2壓入棧中
1, 2
呼叫加法運算
3其典型代表就是python的虛擬機器，**如下：
push
1push2
add
作者:: 綽號:
老哇的爪子
（全名：：
attilax
akbar al rapanui 阿提拉克斯 阿克巴 阿爾 拉帕努伊 ）
漢字名：
艾龍，email:[email protected]
狀態機的基本原理就在於，它可以有有限種狀態，指令能夠讓它在不同的狀態之間進行轉換。
聽起來很抽象？
但其實，我們大部分寫**的時候都是對狀態機程式設計，比如c**：
inta = 1;
intb = 2;
intc = a + b;
其實這個狀態機有2^96種狀態（假設int是32位的），因為變數a有2^32種狀態（-2147483648~2147483647），b、c亦然。
操作a的狀態
b的狀態
c的狀態
初始狀態00
0a=110
0b=212
0c=a+b12
3典型代表就是lua的虛擬機器，應的**就是：
loadk 0 1
loadk 1 2
add 2 0 1
意思就是：
register[0] =
1register[1] =
2register[2] = register[
0] + register[1]
既然他們是圖靈等價的，那大家一定會很疑惑，為何狀態機比堆疊機快呢？
那麼我們要深入到虛擬機器內部，看看這些指令都是怎麼實現的。
為了便於大家理解，我所有的**都不是vm中的實際**，而是偽**。
首先來看看堆疊機：
switch
(op)
我們可以看到，大部分情況下，執行一條指令，除了原始的賦值操作外，還需要調整堆疊的棧頂指標（那些stack_adj巨集定義），再看看狀態機的實現：
switch
(op)
大家可以看到，在執行大部分指令時，狀態機虛擬機會比堆疊機要少一次調整堆疊的操作，這對效能會有很明顯的影響。
當然這也主要適用於interpreting的情況，在jit的情況下，會有很多深度優化，從而使得堆疊機的效能也能和狀態機一樣。
一般都是在當前stack
中獲取和儲存運算元的。比如乙個簡單的加法賦值運算
:a=b+c
，對於stack based vm
，一般會被轉化成如下的指令
:[plain]
view plain
copy
?1.
push b; // 將變數b的值壓入stack
2. push c; // 將變數c的值壓入stack
3. add; // 將stack頂部的兩個值彈出後相加，將結果壓入stack
4. mov a; // 將stack頂部結果放到a中
高效動態語言虛擬機器的設計（二） – 堆疊機vs狀態機 - 推酷.htm
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