arm - 为什么ARM有16个寄存器？

Question

为什么ARM只有16个寄存器？这是理想的数字吗？

寄存器与更多寄存器的距离是否也会增加处理时间/功率？

Answer 1

随着通用寄存器的数量变少，需要开始使用堆栈来存放变量。使用堆栈需要更多指令，因此代码大小增加。使用堆栈还会增加内存访问次数，这会损害性能和功耗。权衡是为了表示更多的寄存器，您需要在指令中使用更多位，并且您需要在芯片上为寄存器文件提供更多空间，这会增加功率要求。通过使用不同数量的寄存器编译同一组代码，您可以看到不同的寄存器数量如何影响代码大小和加载/存储指令的频率。此类练习的结果可以在本文的表 1 中看到:

Extendable Instruction Set Computing

Register   Program   Load/Store  
Count      Size      Frequency  

27         100.00    27.90%  
16         101.62    30.22%  
8          114.76    44.45%  

(他们使用 27 作为基础，因为这是 MIPS 处理器上可用的 GPR 数量)

正如您所看到的，当您将寄存器数量减少到 16 时，程序大小和所需的加载/存储数量只有微小的改进。真正的惩罚不会在您减少到 8 个寄存器时开始。我怀疑 ARM 设计人员认为，当您寻找每瓦特的最佳性能时，16 个寄存器是一种最佳选择。