为什么80x87指令集使用“基于堆栈”的设计？

Question

当英特尔首次设计8087时，他们为什么选择将浮点寄存器组织成堆栈？从这样的设计中可以获得什么样的优势？与允许任意寄存器用作源和目标操作数相比，它似乎更不灵活，更难处理。

Answer 1

@Jester评论中分享的文章"On the Advantages of the 8087's Stack"解释了设计师的想法。他们将浮点寄存器组织为堆栈的原因摘要：

1. 潜在地，它可以使过程调用更有效，因为（理论上）调用者和被调用者都不必显式保存和恢复FP寄存器。需要进行FP计算的被调用者只需将其操作数推入寄存器堆栈，进行计算，并在完成后将结果从堆栈中弹出，自动恢复调用者的x87状态。 （这与机器堆栈如何用于函数参数，返回值和局部变量基本相同。）

2. 考虑到指令已经在8086/8088上编码的方式，以及已经使用的操作码数，它们只能为8087提供1操作数指令，而不是2操作数。对于平面寄存器文件，这不会很好。

3. 他们认为提供FXCH指令会使其足够简单，可以随意重新排列x87寄存器堆栈（因此任意值对可以在需要时用作操作数）。此外，FXCH操作很便宜。