基於棧虛擬機器和基於暫存器虛擬機器的比較
虛擬機器的概念
首先問一個基本的問題，作為一個虛擬機器，它最基本的要實現哪些功能？
他應該能夠模擬物理CPU對運算元的移進移出，理想狀態下，它應該包含如下概念：（1）將原始碼編譯成VM指定的位元組碼。
（2）包含指令和運算元的資料結構（指令用於處理運算元作何種運算）。
（3）一個為所有函式操作的呼叫棧。
（4）一個“指令指標（Instruction Point ---IP）”：用於指向下一條將要執行的指令。
（5）一個虛擬的“CPU”--指令的派發者：
1）取指：獲取下一條指令（通過IP獲取）
2）譯碼：對指令進行翻譯，將要作何種操作。
3）執行：執行指令。
以上是CPU的三級流水線操作，實際上五級流水線還包括回寫，即把執行後生成的結果回寫進儲存器。
有兩種基本的方法實現虛擬機器：基於Stack的和基於Register的，比如基於Stack的虛擬機器有JVM、.net的CLR，這種基於Stack實現虛擬機器是一種廣泛的實現方法。
而基於Register的虛擬機器有Lua VM（是Lau程式語言的虛擬機器）和Dalvik VM。這兩種虛擬機器實現的不同主要在於運算元和結果的儲存和檢索機制不一樣。
Stack-Based虛擬機器
一個基於Stack的虛擬機器會通過IP來獲取運算元，其運算元都是儲存在Stack資料結構中，從棧中取出資料、計算然後再將結果存入棧中（LIFO，Last in first out）。如下就是一個典型的計算20+7在棧中的計算過程：
2、POP 7
3、ADD 20, 7, result
4、PUSH result
Register-Based虛擬機器
基於暫存器的虛擬機器，它們的運算元是存放在CPU的暫存器的。沒有入棧和出棧的操作和概念。但是執行的指令就需要包含運算元的地址了，也就是說，指令必須明確的包含運算元的地址，這不像棧可以用棧指標去操作。比如如下的加法操作：
正如前面所說，基於暫存器的VM沒有入棧和出棧的操作。所以加法指令只需要一行就夠了，但是不像Stack-Based一樣，我們需要明確的制定運算元R1、R2、R3（這些都是暫存器）的地址。這種設計的有點就是去掉了入棧和出棧的操作，並且指令在暫存器虛擬機器執行得更快。
基於暫存器得虛擬機器還有一個優點就是一些在基於Stack的虛擬機器中無法實現的優化，比如，在程式碼中有一些相同的減法表示式，那麼暫存器只需要計算一次，然後將結果儲存，如果之後還有這種表示式需要計算就直接返回結果。這樣就減少了重複計算所造成的開銷。
當然，暫存器虛擬機器也有一些問題，比如虛擬機器的指令比Stack vm指令要長（因為Register指令包含了運算元地址）。
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