Co to jest rejestr stosu?
W odniesieniu do komputerów rejestr stosu jest lokalizacją pamięci - zwykle w centralnej jednostce przetwarzającej (CPU) lub powiązanym sprzęcie przetwarzającym - która przechowuje bieżący adres górnej części obszaru oddzielnej pamięci komputera znanej jako stos. Rejestr stosu jest ważny, ponieważ bez niego komputer musiałby wdrożyć wolniejszą, bardziej podatną na błędy metodę śledzenia przebiegu wykonywania programu. W większości architektur systemowych rejestr stosu jest rejestrem dedykowanym, więc nie jest on przypadkowo dostępny podczas pracy z innymi rejestrami pamięci. Rzadziej rejestr stosu może być rejestrem ogólnym, który zwykle jest dostępny dla programu, ale celowo nie jest używany, ponieważ jego użycie jest określone przez producenta. Gdy system komputerowy zawiera dwa lub więcej rejestrów stosu, co oznacza, że potencjalnie może istnieć więcej niż jeden stos, architektura nazywana jest maszyną stosu.
Na najniższym poziomie programowania komputerowego stos to obszar pamięci - zwykle w pamięci RAM, który ma dobrze zdefiniowany typ zachowania. Do stosu mogą być dodawane informacje w procesie zwanym wypychaniem lub mogą być pobierane z niego informacje, które nazywane są popping. Model stosu jest pierwszy na wejściu, ostatni na końcu, co oznacza, że jeśli kilka stosów informacji zostanie wepchniętych do stosu, wtedy wpychany pierwszy element będzie ostatnim, który zostanie wysunięty, podczas gdy ostatni wpychany element będzie być pierwszym, który zostanie pobrany za pomocą polecenia pop. Rejestr stosu śledzi górę stosu, który jest zawsze ostatnim wpychanym do niego elementem.
Podczas wykonywania programu komputerowego każda wykonywana instrukcja ma określony adres pamięci, w którym jest tymczasowo przechowywana na czas trwania programu. Jeśli program wywołuje podprogram - lub procedurę, funkcję lub metodę, w zależności od języka programowania - wówczas musi przejść do adresu pamięci kodu podprogramu, aby go wykonać. Adres, w którym przepływ sterowania programem przerywa się, aby rozgałęzić się do podprogramu, jest wypychany na stos, aby został zapamiętany. Po zakończeniu wykonywania podprogramu program wie, gdzie powinien wrócić w kodzie głównym, usuwając adres kodu z góry stosu, na który wskazuje rejestr stosu.
Chociaż istnieją inne metody, które można wykorzystać do osiągnięcia tych samych wyników, użycie stosu i rejestru stosu pozwala na ważną koncepcję programowania znaną jako rekurencja. Funkcja rekurencyjna to funkcja, która w ramach własnego kodu wywołuje się. Ten proces jest powszechnie stosowany w algorytmach sortowania i dla niektórych funkcji matematycznych. Rejestr stosu śledzi wszystkie ostatnie adresy, na których wykonanie rozgałęzia się, więc funkcja może bezpiecznie realizować rekurencję ze świadomością, że kontrola w końcu powróci do punktu początkowego. Jedna komplikacja występuje, gdy cały stos zostanie zapełniony i nie pozostanie już miejsce w pamięci, w którym to przypadku nastąpi przepełnienie stosu, co zaprzestanie wykonywania programu.