硬體堆疊和軟體堆疊
阿新 • • 發佈：2018-11-22
看法一：
關於硬體棧與軟體棧的看法：
一、在使用上
由 ss 與 esp 組成的棧結構已經可以算是硬體棧了，它們的 pop/push 行為都是由處理器去維護了。
軟體棧：軟體可以自己定義一個數據結構，pop/push 行為需由軟體去維護，如：棧頂和棧底、棧空和棧滿等的維護。 二、從物理上
若要從物理上去定義硬體棧結構，恐怕只有 X86 才有真正的硬體棧結構。那就是 x86 獨特的浮點暫存器堆結構：
由 FR0 ~ FR7 浮點暫存器組成的一個浮點寄存棧結構。棧指標是：x87 的 status word 暫存器中有一個 top 域來指出棧頂，也就是邏輯上 ST(0) 就是棧頂，它可以對應 FR0~FR7 任一個暫存器。x87 的這個棧結構像一個圓形的環，棧滿會自動回捲
看法二： 堆疊是一個區域，是用來存放資料的，這個區域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用資料的方式，即所謂的'先進後出，後進先出’，並且堆疊有特殊的資料傳輸指令，即'PUSH’和'POP’，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆疊指標SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程式開始階段更改了SP的值，就可以把堆疊設定在規定的記憶體單元中，如在程式開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就是把堆疊設定在從記憶體單元60H開始的單元中。一般程式的開頭總有這麼一條設定堆疊指標的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆疊從08H單元開始往後，而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作暫存器區，經常要被使用，這會造成資料的混亂。不同作者編寫程式時，初始化堆疊指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設定好堆疊區後，並不意味著該區域成為一種專用記憶體，它還是可以象普通記憶體區域一樣使用，只是一般情況下程式設計者不會把它當成普通記憶體用了。 常識普及：
PC用於確定下一條指令的地址，以保證程式能夠連續地執行下去，因此通常又被稱為指令地址計數器。在程式開始執行前必須將程式的第一條指令的記憶體單元地址（即程式的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執行指令的地址。 1. 說明“棧”和“堆”的差別． 答：棧是一塊按後進先出規則訪問的儲存區域，用來實現中斷巢狀和子程式呼叫的引數和返回斷點。 堆雖然是一塊儲存區域，但是對堆的訪問是任意的，沒有後進先出的要求，堆主要用來為動態變數分配儲存空間。
2. 何謂系統棧? 何謂使用者棧? 系統棧有何用途? 使用者棧有何用途? 答：系統棧是記憶體中屬於作業系統空間的一塊固定區域，其主要用途為：(1)儲存中斷現場，對於巢狀中斷，被中斷程式的現場資訊依次壓入系統棧，中斷返回時逆序彈出；(2)儲存作業系統子程式間相互呼叫的引數、返回值、返回點、以及子程式的區域性變數。使用者棧是使用者程序空間中的一塊區域，用於儲存使用者程序的子程式間相互呼叫的引數、返回值、返回點、以及子程式的區域性變數。
3. 使用者堆疊段的長度為何無法確定? 答：使用者堆疊段的長度主要取決於兩個因素：（1）使用者程序（執行緒）中子程式（函式）之間的巢狀呼叫深度；（2）子程式引數和區域性變數的數量及型別。這些在程序（執行緒）執行前無法確定，由此導致使用者堆疊段的長度無法確定。 4. 為什麼嵌入式作業系統通常採用微核心結構？ 答：嵌入式作業系統與一般作業系統相比具有比較明顯的差別: (1)嵌入式作業系統規模一般較小，因為一般硬體配置較低，而且對作業系統提供的功能要求也不高。(2)應用領域差別大，對於不同的應用領域其硬體環境和裝置配置情況有明顯差別。所以，嵌入式作業系統一般採用微核心(micro kernel)結構。微核心包括如下基本成分: (1)處理機排程；(2)基本記憶體管理；(3)通訊機制；(4)電源管理。
由 ss 與 esp 組成的棧結構已經可以算是硬體棧了，它們的 pop/push 行為都是由處理器去維護了。
軟體棧：軟體可以自己定義一個數據結構，pop/push 行為需由軟體去維護，如：棧頂和棧底、棧空和棧滿等的維護。 二、從物理上
若要從物理上去定義硬體棧結構，恐怕只有 X86 才有真正的硬體棧結構。那就是 x86 獨特的浮點暫存器堆結構：
由 FR0 ~ FR7 浮點暫存器組成的一個浮點寄存棧結構。棧指標是：x87 的 status word 暫存器中有一個 top 域來指出棧頂，也就是邏輯上 ST(0) 就是棧頂，它可以對應 FR0~FR7 任一個暫存器。x87 的這個棧結構像一個圓形的環，棧滿會自動回捲
看法二： 堆疊是一個區域，是用來存放資料的，這個區域本身沒有任何特殊之處，就是內部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用資料的方式，即所謂的'先進後出，後進先出’，並且堆疊有特殊的資料傳輸指令，即'PUSH’和'POP’，有一個特殊的專為其服務的單元，即堆疊指標SP，每當執一次PUSH指令時，SP就（在原來值的基礎上）自動加1，每當執行一次POP指令，SP就（在原來值的基礎上）自動減1。由於SP中的值可以用指令加以改變，所以只要在程式開始階段更改了SP的值，就可以把堆疊設定在規定的記憶體單元中，如在程式開始時，用一條MOV SP，#5FH指令，就是把堆疊設定在從記憶體單元60H開始的單元中。一般程式的開頭總有這麼一條設定堆疊指標的指令，因為開機時，SP的初始值為07H，這樣就使堆疊從08H單元開始往後，而08H到1FH這個區域正是8031的第二、三、四工作暫存器區，經常要被使用，這會造成資料的混亂。不同作者編寫程式時，初始化堆疊指令也不完全相同，這是作者的習慣問題。當設定好堆疊區後，並不意味著該區域成為一種專用記憶體，它還是可以象普通記憶體區域一樣使用，只是一般情況下程式設計者不會把它當成普通記憶體用了。 常識普及：
PC用於確定下一條指令的地址，以保證程式能夠連續地執行下去，因此通常又被稱為指令地址計數器。在程式開始執行前必須將程式的第一條指令的記憶體單元地址（即程式的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執行指令的地址。 1. 說明“棧”和“堆”的差別． 答：棧是一塊按後進先出規則訪問的儲存區域，用來實現中斷巢狀和子程式呼叫的引數和返回斷點。 堆雖然是一塊儲存區域，但是對堆的訪問是任意的，沒有後進先出的要求，堆主要用來為動態變數分配儲存空間。
2. 何謂系統棧? 何謂使用者棧? 系統棧有何用途? 使用者棧有何用途? 答：系統棧是記憶體中屬於作業系統空間的一塊固定區域，其主要用途為：(1)儲存中斷現場，對於巢狀中斷，被中斷程式的現場資訊依次壓入系統棧，中斷返回時逆序彈出；(2)儲存作業系統子程式間相互呼叫的引數、返回值、返回點、以及子程式的區域性變數。使用者棧是使用者程序空間中的一塊區域，用於儲存使用者程序的子程式間相互呼叫的引數、返回值、返回點、以及子程式的區域性變數。
3. 使用者堆疊段的長度為何無法確定? 答：使用者堆疊段的長度主要取決於兩個因素：（1）使用者程序（執行緒）中子程式（函式）之間的巢狀呼叫深度；（2）子程式引數和區域性變數的數量及型別。這些在程序（執行緒）執行前無法確定，由此導致使用者堆疊段的長度無法確定。 4. 為什麼嵌入式作業系統通常採用微核心結構？ 答：嵌入式作業系統與一般作業系統相比具有比較明顯的差別: (1)嵌入式作業系統規模一般較小，因為一般硬體配置較低，而且對作業系統提供的功能要求也不高。(2)應用領域差別大，對於不同的應用領域其硬體環境和裝置配置情況有明顯差別。所以，嵌入式作業系統一般採用微核心(micro kernel)結構。微核心包括如下基本成分: (1)處理機排程；(2)基本記憶體管理；(3)通訊機制；(4)電源管理。