K.4 VAX 体系结构

VAX：产业史上最成功的小型机设计……VAX 很可能是 hacker 最喜爱的机器……

尤以规模庞大、方便汇编程序员使用的指令集著称；但在 RISC 革命之后，这一优势变成了负担。

——Eric Raymond，《The New Hacker’s Dictionary》，1991 年

引言

为加深读者对指令集体系结构的理解，我们选 VAX 作为复杂指令集计算机（CISC）的代表，因为它与 MIPS 截然不同，却仍容易理解。了解这两种差异如此显著的风格后，我们相信读者能够自行学习其他指令集。

设计 VAX 时，流行的思想是让指令集接近编程语言，从而简化编译器。例如，编程语言有循环，指令集就应有循环指令。VAX 体系结构设计者 William Strecker 曾在《VAX-11/780—A Virtual Address Extension to the PDP-11 Family》（AFIPS，National Computer Conference 会议录，1978 年）中说：

VAX-11 指令集的一个主要目标，是让编译器生成有效率的代码。四项决定帮助实现了这一目标：1）以非常规整、一致的方式处理运算符……2）避免加入编译器不大可能生成的指令……3）为常用运算符提供多种形式……4）用单条指令替代常见指令序列……例如过程调用、多路分支、循环控制和数组下标计算。

要记住，20 世纪 70 年代中期的 DRAM 容量不足本书所说“今天”DRAM 的千分之一，因此代码占用空间也至关重要。另一项流行思想便是尽量减小代码大小，而像 MIPS 这样的定长指令集并不强调这一点。例如，即使地址很小，MIPS 的地址字段也总是占 16 位；VAX 指令的字节数则可以变化，因此地址字段几乎不会浪费空间。

专门介绍 VAX 的书已有整部著作，本附录的这部分内容不可能穷尽一切。因此，下面只描述其中一些寻址方式和指令。为了展示 VAX 指令的实际使用，后面还给出两个 C 过程的 VAX 汇编代码。总体上，我们会将这些指令与读者已经熟悉的 MIPS 代码对照。

VAX 和 MIPS 的不同目标，导致了差别很大的体系结构。VAX 追求简单的编译器和高代码密度，因此采用强大的寻址方式、强大的指令和紧凑高效的指令编码。MIPS 的目标是通过流水线获得高性能、易于硬件实现，并与高度优化的编译器相配合。

这些目标促使 MIPS 采用简单指令、简单寻址方式、定长指令格式和较多寄存器。

VAX 操作数与寻址方式

VAX 是 32 位体系结构，地址和寄存器均为 32 位。但它还支持图 K.49 所示的许多其他数据长度与类型。遗憾的是，VAX 用“word”指 16 位量；而本书通常用“字”指 32 位量。图 K.49 给出 MIPS 与 VAX 数据类型名称的对应。阅读 VAX 指令时必须小心，因为指令采用的是 VAX 自己的数据类型名称。

VAX 提供 16 个 32 位寄存器。VAX 汇编器用 r0、r1、……、r15 表示，我们也采用这种记法。不幸的是，其中四个实际上已经被指令集体系结构指定了用途。例如，r14 是栈指针 sp，r15 是程序计数器 pc。因此，r15 不能作通用寄存器，而使用 r14 也很困难，因为它会干扰操作栈的指令。另外两个专用寄存器是作为参数指针 ap 的 r12 和作为帧指针 fp 的 r13，后面会说明其用途。与 MIPS 一样，VAX 汇编器既接受寄存器编号，也接受寄存器名称。

VAX 的寻址方式包括附录 A 讨论的全部 MIPS 寻址方式：寄存器、位移量、立即数和 PC 相对寻址。而且，这些方式都既可用于跳转地址，也可用于数据地址。

但寻址方式还不止这些。为减小代码大小，VAX 的位移量寻址支持 8 位、16 位、32 位三种地址长度，分别称为字节位移量、字位移量和长字位移量寻址。因此，地址可以尽可能短，也能按需要足够长。大地址不必拆分，因而不需要 MIPS lui 那样的等价指令，见第 A-37 页图 A.24。¹

这仍未囊括全部 VAX 寻址方式。几种方式还有 deferred 选项，意味着所寻址的对象只是实际对象的地址，必须再访问一次存储器才能取得操作数。其他机器通常称其为间接寻址。因此，还可以选择寄存器间接、自动递增间接，以及字节／字／长字位移量间接寻址。例如，按 VAX 汇编器记法，r1 表示操作数是寄存器 1，(r1) 表示操作数是 r1 所指的存储器单元。

还有一种变址寻址，它自动把变址操作数的值转换为相应的字节地址增量，再与地址的其余部分相加。对于一个 32 位字，在把下标加到基址前，需要先乘以 4。某些计算机把变址寻址称为比例寻址，它在地址计算过程中自动将 4 字节数据的下标乘以 4。

为处理如此丰富的寻址选择，VAX 把寻址方式的说明与操作本身的说明分离。操作码规定操作和操作数个数，每个操作数另有自己的寻址方式说明符。图 K.50 列出其名称、汇编语法、示例、含义与长度。

译注： 原图把 Literal 标成“6 位有符号值”，并以 #−1 为例；自动递增间接一行又用数据长度 d 表示地址寄存器的步长。这两处不应直接当作完整的 VAX 编码规则。

这种寻址风格意味着，操作本身不必知道操作数来自哪里：一条 VAX 加法指令的三个操作数可以全在寄存器、全在存储器，也可以任意混合。

例题

下面这条指令有多长？

addl3 r1,737(r2),(r3)[r4]

addl3 表示有三个操作数的 32 位加法指令。假设 VAX 操作码长度为 1 字节。

解答

第一个操作数说明符 r1 指定寄存器寻址，占 1 字节。第二个 737(r2) 指定位移量寻址，分两部分：首字节指明字位移量寻址方式和基址寄存器 r2，随后是 2 字节位移量 737。第三个 (r3)[r4] 也有两部分：一个字节指定寄存器间接寻址 (r3)，另一个字节指定变址寄存器及变址寻址 [r4]。因此总长度为

本示例把 VAX 的目的操作数放左边，源操作数放右边，与本书展示 MIPS 代码的方式相同。VAX 汇编器实际要求相反顺序；为减少混淆，本书在两种机器的示例中都将目的放在左侧。显然，左右安排是人为约定，唯一要求是保持一致。

补充说明

由于 PC 是 VAX 寻址方式可选择的 16 个寄存器之一，22 种寻址方式中的四种实际上由其他方式合成。分别选择 PC 作为寄存器时：立即数寻址实质是自动递增，PC 相对寻址实质是位移量寻址，绝对寻址实质是自动递增间接，相对间接寻址则是位移量间接。

VAX 指令编码

操作与寻址方式相互独立，因此 VAX 的指令编码与 MIPS 很不相同。

VAX 指令以一个字节的操作码开头，包含操作及操作数个数。操作数跟在操作码之后。每个操作数都以一个字节的地址说明符开头，说明其寻址方式。对于寄存器寻址这样的简单方式，这一个字节同时指定方式与寄存器号，见图 K.50 最右列。其他情况下，首字节之后还可能有多个字节，给出余下的地址信息。

以先前例题中的加法指令为例，看看它的编码：

addl3 r1,737(r2),(r3)[r4]

假设指令从地址 201 开始。图 K.51 展示其编码。注意，操作数在存储器中的顺序与上面的汇编表示相反。执行 VAX 指令首先要取得源操作数，因此先存放源操作数很合理。对于 MIPS 这样的定长指令，顺序并不重要，因为在一个 32 位字中很容易找到源和目的操作数。

地址 201 的第一个字节是操作码。地址 202 的下一个字节是使用 r4 的变址方式说明符。与许多其他说明符一样，高 4 位给出方式，低 4 位给出该方式所用寄存器。由于 addl3 操作 4 字节数据，r4 将乘以 4，再加到随后指定的地址上；本例后续是使用 r3 的寄存器间接寻址。因此，202、203 两个字节共同定义汇编表示中的第三个操作数。

地址 204 的下一字节说明使用 r2 作基址的字位移量寻址。该说明符告诉 VAX，随后地址 205、206 的两个字节包含需要加到 r2 上的 16 位地址量。

最后一个字节给出目的操作数，选择使用 r1 的寄存器寻址。

寻址方式如此多变，意味着同一种 VAX 操作可以具有许多长度；例如，整数加法可以是 3–19 字节。VAX 实现必须先译码第一个操作数，才能找到第二个，因此实现者很容易选择用一个时钟周期译码一个操作数。这样，即使采用简单地址，这种复杂的指令集也可能导致更高的每条指令时钟周期数。

VAX 操作

与其设计思想一致，VAX 不仅寻址方式很多，操作也很多。下面简要介绍一些，以展示这台机器的特点。

由于寻址方式很强，VAX 传送指令能够完成其他机器上的多种操作。它可在任意两个可寻址位置之间传送数据，因此加载、存储、寄存器间传送、存储器间传送都是其特例。把图 K.49 中类型的首字母 b、w、l、f、q、d、g、c 接在 mov 后面，就决定数据长度。有一种特殊的传送称为“传送地址”，传送操作数的 32 位地址，而不是数据，其名称为 mova。

MIPS 的算术操作在 VAX 中也有，但有两大差异。第一，数据类型直接附在名称后面。因而 addb、addw、addl 分别操作存储器或寄存器中的 8 位、16 位、32 位数据；MIPS 只有一种操作完整 32 位寄存器的 add。第二，为减小代码大小，加法指令会指明不同操作数的个数；MIPS 则始终指定三个，即使有一个是重复的。例如 MIPS 指令

add $1, $1, $2

和其他 MIPS 指令一样占 32 位；而 VAX 指令

addl2 r1, r2

将 r1 同时用作源与目的，只占 24 位：操作码 8 位，两个寄存器说明符各 8 位。

操作数量

现在可以说明 VAX 指令名的构成：

（操作）（数据类型）（2 或 3）

add 适用于 byte、word、long、float、double 数据类型，且各有两个或三个不同操作数的版本，因此 VAX 提供以下全部指令：

addb2  addw2  addl2  addf2  addd2
addb3  addw3  addl3  addf3  addd3

如果计入全部寻址方式，但不区分寄存器号和立即数数值，并仅考虑 byte、word、long 三种整数类型，VAX 的整数加法就有 30,000 多种版本；MIPS 只有四种！

VAX 指令数量大的另一个原因，是它提供了可以替代指令序列、或用更少字节表示单个操作的指令。下面给出四例，* 表示数据类型。

最后一行的入栈指令，与对栈指针使用自动递减寻址的传送指令完全相同：

movl -(sp), r3

pushl 的优点是简短：由于 sp 隐含指定，它少占 1 字节。

分支、跳转和过程调用

VAX 分支指令与算术指令相关，因为分支依赖条件码。条件码是操作的副作用，表示结果为正、负、零，或是否溢出。大多数指令根据结果设置条件码；分支之类没有结果的指令则不设置。VAX 的条件码是 N（负）、Z（零）、V（溢出）和 C（进位）。另有比较指令 cmp*，专门为后续分支设置条件码。

VAX 分支指令覆盖所有条件。常用者有 beql（=）、bneq（≠）、blss（<）、bleq（≤）、bgtr（>）、bgeq（≥），功能与名称相符。无条件分支则根据 PC 相对偏移量长度命名：brb（branch byte）使用 8 位位移量，brw（branch word）使用 16 位位移量。

这里讨论的最后一大类是过程调用与返回。与 MIPS 不同，这些复杂指令可能需要数十个时钟周期。后面两个小节会展示其工作方式，但先要解释 calls、ret 操作的几个栈相关指针。栈指针 sp 与 MIPS 一样，指向栈顶；参数指针 ap 指向存储器中传给过程的实参或参数列表的起点；帧指针 fp 指向存储器中该过程局部变量区域，即栈帧的基部。VAX 调用和返回指令操作这些指针，使栈在跨过程调用时保持正确状态。

它们也为访问存储器操作数提供方便的基址寄存器。如后面将看到的，调用和返回还保存与恢复通用寄存器和程序计数器。图 K.52 再列出一些 VAX 指令。

融会贯通的例子：swap

为展示 VAX 汇编编程，我们翻译两个 C 过程 swap 和 sort。图 K.53 重列 swap 的 C 代码；下一小节讨论 sort。

我们按汇编编程的三个一般步骤描述 swap：

1. 为程序变量分配寄存器。
2. 生成过程主体代码。
3. 在过程调用前后保持寄存器内容。

这些过程的 VAX 代码以 VMS C 编译器开启优化后生成的代码为基础。

为 swap 分配寄存器

与 MIPS 不同，VAX 参数通常分配在存储器中，因此这一步更恰当地说应是“变量分配”。VAX 标准参数传递约定使用栈。两个参数 v[] 和 k 可通过参数指针 ap 访问：4(ap) 对应 v[]，8(ap) 对应 k。要记住，按字节寻址时，相邻 4 字节字的地址相差 4。另一个变量只有 temp，把它分配给 r3。

swap 过程主体代码

swap 剩下的 C 代码为：

temp = v[k];
v[k] = v[k + 1];
v[k + 1] = temp;

因为程序多次使用 v[] 和 k，为提高运行速度，VAX 编译器先把两个参数都移入寄存器：

movl r2, 4(ap) ; r2 = v[]
movl r1, 8(ap) ; r1 = k

这里遵循 VAX 用分号开始注释的约定。MIPS 的注释符号 #，在 VAX 汇编中表示常数操作数。

VAX 有变址寻址，可以直接使用下标 k，不必先换算成字节地址。因此代码很直接：

movl  r3, (r2)[r1]       ; r3（temp）= v[k]
addl3 r0, #1,8(ap)       ; r0 = k + 1
movl  (r2)[r1],(r2)[r0]  ; v[k] = v[r0]，即 v[k + 1]
movl  (r2)[r0],r3        ; v[k + 1] = r3，即 temp

MIPS 的关键代码基本上是两次加载加两次存储；VAX 则是一次存储器到寄存器传送、一次存储器到存储器传送和一次寄存器到存储器传送。addl3 还体现了 VAX 寻址方式的灵活性：它把常数 1 加到存储器操作数上，再把结果放入寄存器。

至此，已经分配好存储位置，并写出执行过程操作的代码。剩下的只是跨越 swap 调用保持寄存器内容的代码。

在 swap 调用前后保持寄存器

VAX 提供一对保存、恢复寄存器的指令 calls 和 ret。本例展示它们的工作方式。

VAX C 编译器采用一种由被调用者决定保存内容的约定。检查上面代码可知，r0、r1、r2、r3 的值必须保存，才能稍后恢复。calls 预期在过程起始处看到一个 16 位掩码，用来决定保存哪些寄存器：若第 $i$ 位为 1，就把寄存器 $i$ 压栈。此外，calls 还把这个掩码压栈，使返回指令 ret 能恢复正确的寄存器。因此，保存动作由调用者执行的 calls 完成，而被调用者通过调用掩码决定保存哪些内容。

calls 的一个操作数给出传递的参数个数，以便调整栈相关的参数指针 ap、帧指针 fp 和栈指针 sp。当然，它还保存程序计数器，使过程能够返回。

因此，为 swap 保存这四个寄存器，只需在过程开始处增加掩码，让调用者的 calls 完成全部工作：

.word ^m<r0,r1,r2,r3> ; 设置掩码的第 0、1、2、3 位

这条汇编伪指令要求汇编器放入一个 16 位常数，将适当的位设为 1，以保存 r0 到 r3。

返回指令撤销 calls 所做的工作。结束时，ret 根据当前帧指针设置栈指针，从而弹出 calls 压入的所有内容。在此过程中，它恢复 calls 保存的寄存器，包括掩码指定的寄存器以及旧的 fp、ap、pc。

为完成 swap，只需再加一条指令：

ret ; 恢复寄存器并返回

完整的 swap 过程

现在可以组合整个过程。图 K.54 标出每一段代码的用途，左列为 MIPS，右列为 VAX。

译注： 原图前两条 VAX 传送写为 4(a)、8(a)，而前文写为 4(ap)、8(ap)；图中保留原样，按上下文实际指参数指针 ap。图内 MIPS 部分按可见指令计为 15 行，下一段原文却称 17 行；这里不擅自补两条指令。

这个例子展示了 VAX 比例变址寻址与复杂调用、返回指令在减少代码行数方面的优势。原文称，17 行 MIPS 汇编代码变成了 8 行 VAX 汇编代码。它也说明，在存储器中传递参数会增加存储器访问。

要记住，执行指令数不等于性能；后面的相关谬误会说明这一点。

VAX 软件约定把 r0、r1 视为不跨过程调用保存的临时寄存器；但原文接着说，VMS C 编译器“确实把”这两个寄存器纳入保存掩码。² 此外，编译器本应在 addl3 中使用 r1，而不是 8(ap)。这样的例子总会激起计算机体系结构设计者自己编写编译器的冲动！

更长的例子：sort

下面介绍较长的 sort 过程。图 K.55 是它的 C 版本。仍分几步讨论，最后与 MIPS 代码并排比较。

译注： 保留原程序与“冒泡排序”这一原图称谓；从逐个插入并向前交换的循环结构看，它也容易被归为通过相邻交换实现的插入式排序。这里不改写算法以迁就名称。图 K.53、K.55 保留原书未显式声明返回类型的历史 C 写法。

为 sort 分配寄存器

参数 v、n 分别位于栈中的 4(ap)、8(ap)。两个局部变量分配给寄存器：i 用 r6，j 用 r4。由于代码频繁引用两个参数，VMS C 编译器在进入过程时把参数的地址复制到寄存器：

moval r7,8(ap) ; 将 n 的地址移入 r7
moval r5,4(ap) ; 将 v 的地址移入 r5

把操作数的值而非地址放入寄存器，似乎更有用；但这里我们仍服从 VMS C 编译器的决定。

显然，编译器不能确信 v 和 n 在存储器中不会重叠。

sort 过程主体代码

主体由两个嵌套 for 循环和一次带参数的 swap 调用组成。下面从外到内展开。

外层循环

首先翻译第一个 for：

for (i = 0; i < n; i = i + 1) {

C 的 for 语句有初始化、循环测试和迭代递增三部分。第一部分把 i 初始化为零，只需一条指令：

clrl r6 ; i = 0

最后一部分给 i 加一，也只需一条：

incl r6 ; i = i + 1

若 i < n 为假就应退出，换言之，i >= n 时退出。测试需要两条指令：

for1tst: cmpl r6,(r7) ; 比较 r6 与 Memory[r7]，即 i 与 n
         bgeq exit1   ; 若 r6 >= Memory[r7]，即 i >= n，转到 exit1

cmpl 设置条件码，供条件分支 bgeq 使用。循环末尾只需跳回测试处：

brb for1tst ; 转到外层循环测试
exit1:

因此，第一个 for 的框架是：

         clrl r6      ; i = 0
for1tst: cmpl r6,(r7) ; 比较 i 与 n
         bgeq exit1   ; 若 i >= n，转到 exit1
         ...          ; 第一个 for 循环的主体
         incl r6      ; i = i + 1
         brb for1tst  ; 转到外层循环测试
exit1:

内层循环

第二个 for 为：

for (j = i - 1; j >= 0 && v[j] > v[j + 1]; j = j - 1) {

初始化同样只需一条指令：

subl3 r4,r6,#1 ; j = i - 1

j 减一也只需一条：

decl r4 ; j = j - 1

循环测试有两部分。只要任一条件不成立就退出，因此第一项失败，即 j < 0 时，必须直接离开循环：

for2tst: blss exit2 ; 若 r4 < 0，即 j < 0，转到 exit2

注意，这里没有显式比较。这是条件码的一项好处：前一条指令的副作用已经设置条件。这个分支会跳过第二项条件测试。

若 v[j] > v[j+1] 为假，即 v[j] <= v[j+1]，第二项测试也退出。先加载 v，并把 j+1 放入寄存器：

movl  r3,(r5)  ; r3 = Memory[r5]，即 v
addl3 r2,r4,#1 ; r2 = r4 + 1，即 j + 1

第一条指令用寄存器间接寻址取得 r5 指向的操作数。

变址寻址再次使我们能直接使用下标，无需换算成字节地址，所以测试 v[j] <= v[j+1] 的两条指令为：

cmpl (r3)[r4],(r3)[r2] ; 比较 v[r4] 与 v[r2]，即 v[j] 与 v[j+1]
bleq exit2            ; 若 v[j] <= v[j+1]，转到 exit2

循环末尾跳回完整测试的起点：

brb for2tst ; 跳到内层循环测试

组合后，第二个 for 为：

         subl3 r4,r6,#1          ; j = i - 1
for2tst: blss  exit2             ; 若 r4 < 0，即 j < 0，退出
         movl  r3,(r5)          ; r3 = Memory[r5]，即 v
         addl3 r2,r4,#1          ; r2 = j + 1
         cmpl  (r3)[r4],(r3)[r2] ; 比较 v[j] 与 v[j+1]
         bleq  exit2             ; 若 v[j] <= v[j+1]，退出
         ...                     ; 第二个 for 循环的主体
         decl  r4               ; j = j - 1
         brb   for2tst           ; 跳到内层循环测试
exit2:

译注： bleq 的比较条件为 v[j] ≤ v[j+1]。

注意，循环顶部的 blss 测试的是根据 r4，即 j 的新值设置的条件码。这些条件码可能由进入循环之前的 subl3 设置，也可能由循环末尾的 decl 设置。

过程调用

下一步是内层 for 的主体：

swap(v,j);

调用 swap 很简单：

calls #2,swap

常数 2 表示压入栈中的参数个数。

传递参数

C 编译器通过栈传递变量，因此用下面两条指令向 swap 传参：

pushl (r5) ; swap 的第一个参数是 v
pushl r4   ; swap 的第二个参数是 j

第一条使用寄存器间接寻址取得操作数。

译注： 这两条 pushl 的先后顺序，与前面把 4(ap)、8(ap) 分别解释为 v、k 的参数布局存在顺序上的不一致。

在 sort 调用前后保持寄存器

剩下的代码是按被调用者保存约定保存、恢复寄存器。该过程使用 r2 到 r7，因此增加对应位置为 1 的掩码：

.word ^m<r2,r3,r4,r5,r6,r7> ; 设置寄存器 2–7 的掩码

由于 ret 会撤销全部相关操作，只需把它接到过程末尾。

完整的 sort 过程

图 K.56 将全部部分组合起来。为便于阅读，仍按用途划分代码块，并将 MIPS 与 VAX 并列。这个例子中，11 行 C 语言 sort 变成 44 行 MIPS 汇编和 20 行 VAX 汇编。VAX 最大的优势是寄存器保存、恢复以及变址寻址。

谬误与陷阱

简化的能力，就是去除不必要之物，让必要之物得以表达。

——Hans Hoffman，《Search for the Real》，1967 年

谬误：可以设计出毫无缺陷的体系结构

所有体系结构设计都涉及在特定硬件与软件技术背景下作出取舍。这些技术很可能随时间改变，曾经正确的决定，后来也可能显得像错误。例如，1975 年的 VAX 设计者过分强调代码大小效率，却低估了十年后易于译码和流水线化的重要性。而且，几乎所有体系结构最终都会遭遇地址空间不足。不过，若要长期避免这些问题，往往就得牺牲体系结构的短期效率。

谬误：有缺陷的体系结构不可能成功

文献经常批评 IBM 360：分支不是 PC 相对的，位移量寻址的地址字段也太小。然而，这台机器取得了巨大成功，因为它正确解决了几个新问题。第一，它有很大的地址空间；第二，按字节寻址且善于处理字节；第三，它是一台通用寄存器机器；最后，它足够简单，能在很广的性能与成本范围内高效实现。

Intel 8086 是更鲜明的例子。按本段写作时的范围，8086 是仍广泛存在的体系结构中唯一不真正属于通用寄存器机器的一种。此外，分段地址空间给程序员和编译器编写者都造成了重大问题。尽管如此，由于被 IBM PC 选用，8086 体系结构获得了巨大成功。

谬误：执行指令更少的体系结构更快

VAX 设计者对 VAX 与 MIPS 作了量化比较，选用组织结构相近的 VAX 8700 和 MIPS M2000。图 K.57 展示执行指令数之比，以及按时钟周期衡量的性能之比。MIPS 执行的指令约为 VAX 的两倍，但 MIPS M2000 的性能却接近 VAX 8700 的三倍。

纵轴为 MIPS／VAX 比值，图例 Instructions executed 为执行指令数，Performance 为性能。横轴列出 spice、matrix、nasa7、fpppp、tomcatv、doduc、espresso、eqntott、li。原图横轴标题却误写为“位移量的位数（Number of bits of displacement）”，这里保留图像并指出其与所列程序名称不相符。

结束语

PDP-11 体系结构的虚拟地址扩展（Virtual Address eXtension）……提供约 4.3 GB 的虚拟地址空间；即使考虑存储器技术的迅速进步，这也应足以满足相当遥远的未来。

——William Strecker，《VAX-11/780—A Virtual Address Extension to the PDP-11 Family》，AFIPS，National Computer Conference 会议录，1978 年

我们已经看到，指令集既可在访问操作数的方式上差异巨大，也可在一条指令能够完成的操作上差异巨大。图 K.58 比较两个程序在这两种体系结构上的指令使用情况；即使体系结构很不相同，各类指令的使用行为也可能相似。

VAX 是其时代的产物，它强调代码密度、复杂操作与复杂寻址方式；这与本书这里强调的易于译码、简单操作、简单寻址方式和流水线性能相冲突。

VAX 累计售出超过 600,000 台，经历了非常成功的发展历程。1991 年，DEC 开始从 VAX 转向 Alpha。

正交性是 VAX 体系结构的关键：操作码独立于寻址方式，寻址方式又独立于数据类型，甚至独立于不同操作数的个数。因此，一旦计入数据类型、操作数个数和寻址方式，几百种操作就扩展为数十万种指令。