为什么没有处理器具有非对称寄存器？

Question

我遇到的所有CPU架构都有对称寄存器 - 即您读取的值是您编写的值。

对于寄存器限制的16位指令，是否存在具有非对称寄存器的情况？

e.g。

• 寄存器0-6是＆＃34;本地＆＃34;到函数调用。在此函数调用中写入的值是将要读取的值。每个级别的函数调用都有自己的寄存器硬件，因此隐式保存本地寄存器。
• 注册7-9是＆＃34;全球＆＃34;，也许＆＃34;线程本地＆＃34;在SMP CPU上。
• 写入＆＃34;呼叫＆＃34;寄存器10-13不会影响在此函数调用上下文中读取的内容。
• 读取＆＃34; call＆＃34;的值寄存器10-13是在调用函数中写入的值，即函数的寄存器参数是不可变的。
• 写入＆＃34的值;返回＆＃34;在这个函数调用上下文中，寄存器14-15不影响从它们读取磨轮。
• 读取＆＃34;返回＆＃34;寄存器14-15是函数中写入的值，最近返回到当前函数。

每个功能级别的寄存器都有自己的硬件，只有当呼叫深度超过硬件时才会溢出到堆栈。

               (local) (global) ( call ) (ret)

global regset          07 .. 09
.                           
.                            
.                              
.                                |     | ^  ^
.                                v     v |  | 
regsetN-1     00 .. 06          10 .. 13 14 15
              |^    |^          |     |   ^  ^
              v|    v|          v     v   |  |
        fnN-1 RW    RW          RW    RW RW RW
                                 |     | ^  ^
                                 v     v |  | 
regsetN       00 .. 06          10 .. 13 14 15
              |^    |^          |     |   ^  ^
              v|    v|          v     v   |  |
        fnN   RW    RW          RW    RW RW RW
                                 |     | ^  ^
                                 v     v |  |
regsetN+1     00 .. 06          10 .. 13 14 15
              |^    |^          |     |   ^  ^
              v|    v|          v     v   |  |

这样的方案会减少每个函数调用中的寄存器压力吗？

我没想到这是一个新想法，但我感兴趣的是它是否已经完成，如果没有，为什么不呢？如果它不是一个疯狂的想法，或者已经完成了，我可以在FPGA CPU上实现它。

是否过于复杂而无法节省寄存器费用？

llvm-难度是没有做到这一点的主要原因吗？

P.S。我知道超标量处理器已经比这复杂得多，有了寄存器重命名方案等等。我只是在思考微控制器级架构。

更新：看起来SPARC架构就是这样做的。为什么以后的ISA设计师认为它没用？

  

当调用一个过程时，寄存器窗口会移动十六个寄存器，隐藏旧的输入寄存器和旧的本地寄存器，并使旧的输出寄存器成为新的输入寄存器。

Answer 1

这就是SPARC的注册窗口的工作原理。虽然它看起来是一个好主意，但与系统其他部分的交互降低了整体系统性能。

来自http://ieng9.ucsd.edu/~cs30x/sparcstack.html

  

无论如何，那是个主意。缺点是在与系统交互时，需要将寄存器刷新到堆栈，这需要对数据存储器的长序列写入，这通常主要是垃圾。注册窗口是一个坏主意，这是由模拟研究引起的，这些研究仅考虑隔离的程序，而不是多任务工作负载，并考虑优化不佳的编译器。它还在实施SuperSparc等高端Sparc处理器时引起了相当大的问题，尽管最近的实现已经有效地解决了这些障碍。注册窗口现在是兼容性遗留的一部分，不容易从架构中删除。