我一直在 ATtiny10 上學習 AVR 組裝，并且一直在努力思考如何考慮記憶體管理，什么時候應該使用通用暫存器 (GPR) 與將東西添加到 SRAM 中？
另外，我應該如何在代碼中使用 GPR 以避免沖突，例如，如果我使用 GPR 做某事，但隨后呼叫使用相同暫存器的中斷會導致錯誤？我應該如何避免這種情況？我應該保留一些暫存器純粹用于中斷還是有另一種有效的策略？
uj5u.com熱心網友回復：
我什么時候應該使用 GPR 與 SRAM？
想象一下你的辦公桌，當你在做某事時你就坐在它上面。它可能是一個電子電路、一個拼圖游戲或您正在構建的樂高積木。但是您正在處理由零件制成的東西，并且您需要執行一系列操作來完成您的作業。
雖然整理辦公桌通常取決于個人喜好，但我認為一種明智的做法是將所有零件和工具散布在辦公桌周圍，同時在您附近留出空白區域以執行實際操作。工具和部件可以按功能、大小、相似性或其他屬性進行分組——這是個好主意。但重要的是，它們不會使您在不需要其他元素時更難使用它們。所以你把空的空間關起來，把它們放在桌子上更遠的地方。只要你能在需要的時候伸手抓住它們就可以了，即使拿這樣的東西需要一些作業和時間——你需要身體前傾，伸出手，甚至站起來一點。
我在互聯網上找到的一張隨機圖片解釋了我的意思：
現在，如果您要執行一項操作，并且需要從辦公桌上拿來兩個部件，您只需將它們取出并將它們放在您的空作業區即可。由于它是空的并且離您很近，因此很容易連接兩個樂高積木，將電阻器焊接到 PCB 或將兩個拼圖塊連接在一起，無論您在做什么。您的辦公桌的這種組織方式可以讓您提高效率并讓您的生活更輕松。
在這種情況下，作業區域是您的 ALU 以及暫存器，而您放置所有工具和組件的區域是 SRAM。您可以隨時輕松地從 SRAM 拿取任何東西，而且它非常寬敞，因此您可以在這里放很多東西，但是直接在這里做任何作業要么非常困難，要么完全不可能。此外，每次從記憶體中提取確實需要一些時間。
另一方面，您的暫存器離您非常近，在這里執行作業非常容易，并且資料非常接近 ALU（執行作業的雙手）。同時它也是一個小得多的區域，所以你不能在不破壞它的整個目的的情況下真正把很多組件放在那里。
相同的作業流程適用于此。您將程式所需的所有資料都存盤在 SRAM 中。每當您需要執行某些操作時，您只獲取您需要的部分資料并直接在暫存器中執行操作。之后，結果變成另一條資料，您可以根據具體情況決定將其存盤在其中一個暫存器中或回傳記憶體中。
如果您正在運行一個小型演算法，則可以將所有內容都放入暫存器中。遵循桌面寓言：您是否正在焊接一個 10 元件電子電路，該電路會每隔一段時間閃爍 LED 燈？盡管如此，您可能可以將所有東西都放在您的作業區域并自由作業。您是否使用單獨的微控制器和由更多組件制成的各種組件（大約 50 件）焊接 PCB？是的，您不會在不妨礙作業的情況下將所有東西都放在作業區域中，最好使用辦公桌上的架子。
這同樣適用于 CPU：您是否正在計算具有 4 個元素的陣列的總和？您可以將所有元素放在 GPR 中，沒問題。如果你的陣列有 10 個元素怎么辦？30？100？在某些時候，您無法將其全部放入暫存器中，因此最好將陣列存盤在記憶體中并僅獲取您當時需要的陣列部分。同時，存盤所有先前處理的元素的部分和的累加器總是需要下一個操作，所以你最好將它保存在暫存器中。
最后，您使用暫存器和 SRAM 的方式完全取決于您和您對資料執行的作業。但你的決定并不是完全隨機的，而是一種權衡。某些資料在特定時刻比其他資料更重要，由您決定將哪一個保留在登記冊中，將哪一個放在您的辦公桌上以備后用，以及哪一個甚至可能完全丟棄. 暫存器可以存盤較少量的資料，但它們可以對該資料執行實際作業，因此可以在其中存盤您當時需要的內容。記憶體可以存盤其他所有內容，但您需要一些時間將資料從記憶體中提取到暫存器以執行作業。
現在這在其他架構中也是如此，而不僅僅是 AVR。在 CISC 架構（如 x86 指令）上，執行作業的指令（如ADD ）可以接受記憶體運算元。這是否意味著它在記憶體中執行加法？不，這僅意味著獲取和加法都被編碼在一條指令中。加法仍然必須在 ALU 中執行，所以取指仍然必須發生 - 它只是沒有由程式員在單獨的指令中的匯編代碼中明確撰寫。另一方面，ADD 的 AVR 版本（您可以在此 pdf中找到，第 6 節。）只接受暫存器運算元。這通常是 RISC 架構的情況。在使用專用指令（例如 AVR 上的 LD 指令）對其執行作業（例如 ADDition）之前，您需要將資料顯式加載到暫存器中。在 CISC 和 RISC 架構上，提取仍然會發生，具有所有相同的缺點。
我知道您可能希望得到更具體的答案，但事實是，作為程式員，您將如何實作您正在研究的演算法完全取決于您。但是，在您的決策中，您會受到平臺約束以及演算法本身的約束。最后，您希望充分利用暫存器并盡可能多地使用您已經獲取的資料，同時盡量減少從 SRAM 加載和存盤到 SRAM 的總數。希望解說和課桌寓言對您有所幫助，祝您學習順利。
如何避免 GRP 被丟棄？
當呼叫一個函式并使用某些 GRP 時，可能會發生中斷，呼叫中斷向量。現在，中斷向量可能也需要相同的 GPR，如何避免以前的值被“丟棄”？如果你有一個作業堆疊（你應該！它非常有幫助，并且如果你不使用它不會花費任何費用）你可以通過將它計劃使用的所有暫存器推到堆疊上來開始你的中斷處理程式，然后將它們彈出回來在中斷處理程式回傳之前進入暫存器。
其他平臺在呼叫函式時經常使用類似的技術 - 通常有呼叫者保存的暫存器和被呼叫者保存的暫存器（相關的 SO answer here）。與中斷的區別在于沒有“呼叫者”，因為函式被中斷并且無法控制中斷處理程式被呼叫的事實，因此所有暫存器都被保存 - 被呼叫者是中斷處理程式。保存它們最方便的方法是將它們壓入堆疊，然后從堆疊中彈出它們。
現在這里的缺點是中斷處理程式應該很快，并且保存暫存器的堆疊空間有限。如果每個快速中斷都花費太多時間推送和彈出值，則快速中斷可能會開始過快地填充堆疊并及時重疊。因此，您可能會考慮僅指定和保存部分 GPR 以供中斷處理程式使用，以便它們根本不允許修改其他暫存器。另一個聰明的舉動是只保存中斷實際修改的暫存器。如果中斷處理程式只需要 2-3 個 GPR，那么推送和彈出它們應該不會占用太多空間和時間。再次，具體細節由您決定并完全取決于您的用例。最后雖然堆疊是你的朋友:)
小編輯
我假設您一開始將主要使用自己撰寫的代碼，這非常好。花點時間學習沒有任何庫的純匯編，這才是真正有趣的地方——看到 CPU 處于非常低的水平。在嘗試任何庫之前，您可以考慮嘗試自己實作庫中存在的功能。但是在將來的某個時候，您可能會想要使用庫。如果你使用這樣的庫，你必須遵守它的 ABI - 應用程式二進制介面。這是如何呼叫庫內部函式的規范，包括必須由中斷例程保存和恢復哪些暫存器。
您將遇到的第一個庫很可能是 avr-libc，它是 AVR 平臺的 libc 等價物。在這里你可以找到它的 ABI 和呼叫約定。不過不要著急，只要你愿意，就可以學習使用匯編和代碼。只是認為這是您將來很可能需要的一些資訊。
uj5u.com熱心網友回復：
我以這種方式使用 GPR
.def al = r16
.def ah = r17
.def bl = r18
.def bh = r19
.def cl = r20
.def ch = r21
.def dl = r22
.def dh = r23
.def wl = r24
.def wh = r25
.def XH = r27
.def XL = r26
.def YH = r29
.def YL = r28
.def ZH = r31
.def ZL = r30
這個映射非常接近我在 AVR 之前使用的 8086 暫存器。WH:WL用作回圈計數器XH:XL，YH:YL,ZH:ZL用作指標。
R0并R1用作臨時暫存器。R2直到R15我用作原子位狀態變數或非常快速的全域變數的其他暫存器取決于應用程式。所有其他應用程式資料都位于 SRAM 中。
該暫存器定義允許使用一些有用的宏來進行字操作。例如：
.macro ldiw
ldi @0l, low(@1)
ldi @0h,high(@1)
.endm
.macro stsw
sts @0,@1l
sts @0 1,@1h
.endm
.macro ldsw
lds @0l,@1
lds @0h,@1 1
.endm
在中斷處理程式中，我將使用過的暫存器保留到堆疊中。不要忘記也保存SREG；在比較和分支之間更改標志會破壞被中斷的代碼。
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