Performance 若CPU是一个二进制机器，为什么它的位操作速度慢？

我发现与二进制/双态性质相反，x86 CPU在处理诸如SHR、BT、BTR、ROL等二进制操作指令时非常慢

例如，我从某个地方读到，位移位/旋转超过1个位置被认为是缓慢的（具有高延迟、性能损失和那些可怕的东西）。当操作数在内存中时，情况更糟（难道内存不也是双状态外设吗？）

那么是什么让他们变慢了？具有讽刺意味的是，像CPU这样的二进制机器在进行位操作时速度很慢，而这种操作应该是自然的。它给人的印象是，二进制CPU的位移位很困难

编辑：现在，在再次查看手册中的SHL条目之后，它确实涉及一些重微码逻辑

从

操作
临时计数=计数&0x1F；
临时目的地=目的地；
while（临时计数！=0）{
如果（指令==SAL | |指令==SHL）{
CF=MSB（目的地）；
Destination=Destination这只是指令的伪代码，精确地指定了它的功能。指令实际上并不是这样实现的。实际上，所有现代CPU都有桶形移位器或类似的移位器，允许它们在一个周期内移位任意量。例如，请参见其中显示alm的延迟为1ost所有位摆弄指令

少量的摆弄指令速度较慢，以下是一些示例：


bt
、
btr
、
bts
和
btc
与内存操作数一起使用时速度较慢，因为它们执行（a）读-修改-写操作和（b）位字符串索引
旋转量大于
1
的
rcr
速度较慢，因为几乎不需要该指令，因此未进行优化
pdep
和
pext
在Intel上稍慢一些，在AMD上则慢得多，这可能是因为它们的实现非常复杂，将实现拆分会更容易

在旧处理器上（例如8086），CPU将占用与移位量相同的周期，每个周期执行一次移位。这种实现允许ALU用于移位，而无需任何额外硬件，减少处理器所需的门的数量。据我所知，没有现代CPU具有这种性能行为。
只是一个说明

shl eax,1 ; opcode: d1 e0
shl eax,7 ; opcode: c1 e0 07

实际上是具有不同操作码的不同指令，这些指令可能由不同的ALU逻辑块处理。它们在汇编中使用相同的助记符，这可能会造成混淆，但从CPU的角度来看，它们是具有不同操作码和编码的不同指令。
芯片设计都是为了权衡。如果速度较慢在你的书中，这是因为其他一些东西被认为更值得在芯片上使用。编译器不使用
shl eax，1
，他们会使用
add eax，eax
，因为它同样短，可以在更多的执行端口上运行。有趣的事实：在英特尔CPU上，可变计数移位稍微慢一些：（英特尔Sandybridge系列上有3个UOP，如果在英特尔P6系列上使用标志结果，则可能会出现奇怪的暂停）。有关繁琐的x86语义的更多信息，请参阅。在这种语义中，如果计数=0，则立即计数或可变计数移位必须保留未修改的标志，因此指令需要依赖于旧标志。出于这个原因，一些汇编器将
shl eax
与
shl eax，1
区分开来。您能否提及它们的性能特征是否有所不同租金？（我想这对超标量CPU可能很重要？）问题的作者声称，在他的计算机上，它们的性能有很大的不同。他询问了原因。我只是强调了潜在的原因。从汇编程序的角度来看，这两条指令是完全不同的，这是完全不明显的。注意！要知道，指令执行的性能并不是一个简单的问题ISA规范的rt是处理器型号特定的！
bt
没有读-修改-写操作，对吗？（我认为这是一个输入错误？@user541686确实没有，但是（b）当然仍然适用。关于（b）对于
bt
，它是否比通常的替代方法（如
x&（1@user541686如果使用内存操作数，则为是。这是因为
bt
支持对位字符串进行索引并计算地址，这需要额外的周期。啊！明白了，谢谢！
Operation
TemporaryCount = Count & 0x1F;
TemporaryDestination = Destination;
while(TemporaryCount != 0) {
    if(Instruction == SAL || Instruction == SHL) {
        CF = MSB(Destination);
        Destination = Destination << 1;
    }
    //instruction is SAR or SHR
    else {
        CF = LSB(Destination);
        if(Instruction == SAR) Destination = Destination / 2; //Signed divide, rounding toward negative infinity
        //Instruction is SHR
        else Destination = Destination / 2; //Unsigned divide
    }
    TemporaryCount = TemporaryCount - 1;
}
//Determine overflow
if(Count & 0x1F == 1) {
    if(Instruction == SAL || Instruction == SHL) OF = MSB(Destination) ^ CF;
    else if(Instruction == SAR) OF = 0;
    //Instruction == SHR
    else OF = MSB(TemporaryDestination);
}
else OF = Undefined;

shl eax,1 ; opcode: d1 e0
shl eax,7 ; opcode: c1 e0 07