堆栈宽度是否始终与CPU寄存器大小相同？

Question

例如，对于8位CPU，堆栈大小预期为8位宽，16位CPU与16位堆栈宽度，以及32位、64位CPU等等。所有的架构都是这样吗？

Answer 1

CPU具有数据总线和地址总线。它们可以具有相同的宽度，但通常不是。

堆栈指针是指向内存的指针，因此它通常与地址总线一样宽，除非内部使用了某种(奇怪/模糊)转换。指令指针(指向当前指令)也是指向内存的指针，与堆栈指针一样宽。

其他寄存器主要处理数据，因此具有与数据总线相同的维度。但和往常一样，也有例外。

举个老例子。6502。8位cpu (8位数据总线，16位地址总线)。它有(或多或少)通用寄存器X和Y，以及称为A的“累加器”。所有8位寄存器。存在堆栈指针和指令指针，堆栈指针具有8个显式和8个隐式位(堆栈总是在相同的256字节区域中)，因此堆栈指针寄存器具有8位，指令指针具有16位。

8086具有16位数据总线和20位地址总线。通用寄存器的位置为8( 16位)。指令指针和堆栈指针的位置为16位，但使用段寄存器(也是16位)来获得完整的20位地址。

Answer 2

对于8位CPU，堆栈大小应为8位宽度。

你可能会预料到这一点，但你错了。堆栈的基本用途是存储和检索返回地址，在8位处理器上，这些地址实际上是16位的值。例如，Z80指令：

PUSH HL

将16位值(两个8位寄存器H和L的内容)压入堆栈。没有推送8位值的Z80指令。

Answer 3

堆栈实际上只是一个概念，“堆栈宽度”实际上并不意味着什么。

假设您指的是堆栈元素的宽度，但您通常可以在任何堆栈上存储任意大小的值(使用一些填充或对齐)，而不管体系结构的总线宽度或寄存器大小的大小。

请注意，术语8位、16位等有点随意，并不是真正严格的定义，因此这会使任何“宽度”的定义变得复杂。