我正在研究一些关于汇编的东西，我正在阅读的材料，作者说为16位编译的程序在x86操作系统上旋转更慢，x64也是如此，32位编译的程序运行更慢x64...
为什么会这样？ 在计算机内存和处理器中发生了什么，使 16 位或 32 位机器的程序分别在 32 位和 64 位中旋转得更慢？
【问题讨论】：
标签： memory memory-management assembly
关于 16 位程序在 32 位系统中运行速度较慢，我可以告诉你。 当 Intel 从 16 位到 32 位时，他们不得不扩展指令集以应对新的 32 位寄存器，但要保持与 16 位程序的二进制兼容性。
为了实现这一点，他们添加了一个前缀 66h，如果我没记错的话，当应用于任何使用 16 位寄存器的指令时，会使该指令使用 32 位寄存器。
例如，一个 16 位指令，如 MOV AX,BX，以 66h 为前缀，变成 MOV EAX,EBX
但这会对新的 32 位指令施加惩罚，因为它们至少需要一个额外的内存获取周期才能执行。英特尔随后创建了所谓的 32 位段和 16 位段。
基本上，任何一段代码都必须驻留在代码段中。在80386之前，所有段都使用16位指令，并且假设所有指令都使用16位寄存器。
Intel 的 32-segment 也包含代码，但是这次假设每条指令都使用 32 位寄存器，所以在 32 位段中，MOV EAX,EBX 的操作码与 MOV AX 的操作码相同， 16 位段中的 BX。
这允许程序不必为每条 32 位指令使用 66h 前缀。不再有任何处罚。
但是...如果我必须在包含在 32 位段中的程序中使用 16 位寄存器怎么办？那些使用 16 位寄存器的指令必须使用前缀 66h。
所以：使用 16 位寄存器的指令在 16 位段中没有前缀，在 32 位段中没有前缀。使用 32 位寄存器的指令在 32 位段中不加前缀，在 16 位段中加前缀。
此外：从 Pentium 处理器开始，我们有两条用于并行执行指令的管道。要使用这些管道，进入它们的指令必须属于 Intel 命名的“RISC 核”：指令的子集，不再作为 CPU 内部的微程序执行，而是使用有线逻辑。你猜怎么了？带前缀的指令和使用 16 位寄存器在 16 位段中执行的代码不属于该组，因此不能与另一组并行执行。当一条带前缀的指令成功进入其中一条流水线时，另一条流水线就会停止，从而影响 CPU 的性能。
【讨论】：
关于“程序旋转得更慢”……嗯……程序不是“旋转”，而是“被执行”。如果你在谈论位旋转指令......好吧。碰巧 8086 有两种版本的位旋转指令：一种使用中间参数指定要旋转的位数，另一种使用寄存器（通常为 CX / ECX）来指定。
问题是 8086 处理器不允许中间参数为 1 以外的任何其他值（但 CX/ECX 中的值可以大于 1）。 80386 和更高版本的处理器允许使用任何其他值作为中间操作数。此外，32 位处理器仅使用指定旋转量的操作数的低 5 位，因此操作不会超过 31（将 32 位寄存器旋转超过 31 次是没有意义的）。 8086 处理器不会施加此限制，因此会花费更多时间进行操作。
我真的不知道这是否是您的书所说的“旋转得更慢”的意思。我记得旋转操作只能在其中一个管道中执行，不能同时在两个管道中执行，所以两个连续的旋转指令不能配对。
【讨论】：
我不确定您所说的旋转（装配操作？）是什么意思，但总的来说这里可能有几个因素 -
CPU 公司并没有真正致力于支持旧的遗留模式和 ISA 子集。 x87 就是一个很好的例子，任何不需要这种精度水平的东西最好使用 SSE/AVX 来处理性能关键任务，而不仅仅是因为矢量化。
每次 x86 CPU 公司增加其寄存器大小时，他们都会保留旧的寄存器集，并为更长的版本添加逻辑名称。兼容性需要要求旧操作仍然可以在相同的寄存器上工作，因此您现在可以在同一程序中写入 ah/al、ax、eax 和 rax。在其中一些情况下（即 8 位/16 位部分），这种兼容性将要求您的 CPU 在仅写入较低部分时保持寄存器的上部分完整，这样做会隐式引入合并操作，这可能会导致减速。更糟糕的是，您可能会引入错误的依赖关系，因为每次写入 16 位寄存器都需要您合并早期操作留下的上部。
参见此处 - Why do most x64 instructions zero the upper part of a 32 bit register
【讨论】：