最近在看RISC-V v1手册的中文译版，在第一章里面讲到ISA可以分为模块化的和增量化的，还举了很生动的例子来比喻两者
后来读胡伟武老师的《计算机体系结构》，里面从指令对于数据的使用方法的角度对ISA进行了分类，感觉很有意思
只看文字肯定不好理解，不如直接看一个指令例子
| 堆栈型 | 累加器型 | 寄存器-存储器型 | 寄存器-寄存器型 |
|---|---|---|---|
| PUSH A PUSH B ADD POP C |
LOAD A ADD B STORE C |
LOAD R1, A ADD R1, B STORE C, R1 |
LOAD R1, A LOAD R2, B ADD R3, R1, R2 STORE C, R3 |
PUSH和POP都是对堆栈的操作，本应不该有后面的参数；PUSH A指的是把A从内存中取出来，然后压入堆栈；如果没有后面的参数A，那么压谁呢？
解释：PUSH A把A从内存中取出来，压入堆栈；PUSH B把B从内存中取出来，压入堆栈；ADD把栈顶的两个数弹出，作为加法器的输入，并把输出压回栈；POP C把栈顶的数弹出，存入内存单元C中
指令的隐含操作数是累加器
解释：LOAD A把内存单元A存入累加器；ADD B把累加器的值与内存单元B的值相加，并把结果写回累加器；STORE C把累加器的值存入内存单元C
一个操作数是寄存器，一个操作数是内存地址
解释：LOAD R1, A把内存单元A的值存入寄存器R1；ADD R1, B把内存单元B的值和寄存器R1的值相加，并把结果写回R1；STORE C, R1把寄存器R1的值存入内存单元C
两个操作数都是寄存器
解释：LOAD R1, A把内存单元A的值存入寄存器R1；LOAD R2, B把内存单元B的值存入寄存器R2；ADD R3, R1, R2把寄存器R1和寄存器R2做加法，把结果写入寄存器R3；STORE C, R3把寄存器R3写到内存单元C
可以从代码量和与内存交换的数据量两个方面来看
// 代码片段
A = B - C
D = A - C
B = D + A
注：假设，操作码占用8位，内存地址和操作数都是16位，寄存器型ISA有16个通用寄存器
| 堆栈型 | 累加器型 | 寄存器-存储器型 | 寄存器-寄存器型 | |
|---|---|---|---|---|
| 汇编代码 | PUSH B PUSH C SUB POP A PUSH A PUSH C SUB POP D PUSH D PUSH A ADD POP B |
LOAD C NEG ADD B STORE A LOAD C NEG ADD A STORE D ADD A STORE B |
LOAD R1, B SUB R1, C STORE R1, A SUB R1, C STORE R1, D ADD R1, A STORE R1, B |
LOAD R1, B LOAD R2, C SUB R3, R1, R2 STORE R3, A SUB R4, R3, R2 STORE R4, D ADD R5, R4, R3 STORE R5, B |
| 代码量 | 12·1+9·2=30 | 10·1+8·2=26 | 7·1+7·2+7·1=28 | 8·1+5·2+5·1+3·2=29 |
| 与内存交换的数据量 | 30+9·2=48 | 26+8·2=42 | 28+7·2=42 | 29+5·2=39 |
结论：在代码量方面，累加器型ISA更优；在与内存交换的数据量方面，寄存器-寄存器型ISA更优
补充：因为指令必须是byte的整数倍。所以LOAD R1, B中的R1要占8bit；ADD R5, R4, R3中的R5和R4占8bit，R3占8bit