X86 为什么只有四个寄存器？

为什么在最常见的CPU（x86）中只有四个寄存器？如果增加更多的寄存器，速度不会有很大的提高吗？什么时候会增加更多的寄存器？

现在有4个以上的寄存器。如果您查看，您会发现它是从8086指令集演变而来的。英特尔一直希望在其处理器系列中保持一定程度的向后兼容性，因此所有后续处理器只需将原始A、B、C、D寄存器扩展到更广泛的位数。原始段寄存器今天可以用于一般用途，因为不再有真正的段（这是一个过于简单的说法，但基本上是正确的）。新的x64体系结构还提供了一些额外的寄存器

寄存器过去实现起来很昂贵

不一定。现代x86 CPU上的寄存器数量远远超出了CPU显示的数量——CPU维护根据指令流根据需要重命名的影子寄存器

在AMD64/x86_64中。在64位模式下运行时，通用寄存器的数量增加一倍（除了它们的大小增加一倍之外）

---

有许多体系结构具有更多寄存器（ARM、PowerPC等）。有时，它们可以实现更高的指令吞吐量，因为在操作堆栈时所做的工作更少，并且指令可能更短（无需引用堆栈变量）。相反，由于更多的寄存器保存，函数调用变得更昂贵。

还有更多，这四个函数只是特殊的，它们是“通用的”，我认为，所有这些以及其他函数没有被大量使用的原因是：

• x86并不是事实上最好的标准指令集，Intell只是看到了向后兼容性的潜力，一旦AMD加入，这只是时间问题
• 现在这是事实上的标准，所以我们必须接受它
• 添加更多寄存器将不再是x86，因此您的意思是“基于x86创建一个具有更多寄存器的新指令集”
• 大多数编译器不会使用它们，因为它们也可以编译为x86，以针对x86的超集
• 更多的寄存器意味着更昂贵的硬件

---

注册使用的内存对CPU工程师来说非常昂贵。除了设计上的困难外，增加可用寄存器的数量会使CPU芯片更加昂贵

此外：

• 还有其他更经济高效的方法来提高CPU性能
• 即使引入了更多，您仍然需要更新指令集并修改编译器以使用
• 已经有超过4个注册：来自维基百科（世界上最可靠的来源）
  • AX/EAX/RAX：累加器
  • BX/EBX/RBX：基本索引（例如：数组）
  • CX/ECX/RCX：计数器
  • DX/EDX/RDX：数据/通用
  • SI/ESI/RSI：字符串操作的“源索引”
  • DI/EDI/RDI：字符串操作的“目的地索引”
  • SP/ESP/RSP：堆栈顶部地址的堆栈指针
  • BP/EBP/RBP：用于保存当前堆栈帧地址的堆栈基指针
  • IP/EIP/RIP：指令指针。保存程序计数器，即当前指令地址

---

嗯。。。。。（E/R）AX，（E/R）BX，（E/R）CX，（E/R）DX，（E/R）SI，（E/R）DI，（E/R）SP，（E/R）BP，（E/R）IP。我认为这超过了4条

更多的寄存器并不一定会使事情变得更快，它们会使CPU体系结构更加复杂，因为寄存器必须靠近其他组件，并且许多指令只在特定的寄存器上工作

但是现代的CPU有四个以上的寄存器，从我的头顶上看有AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP。。。然后CPU有内部寄存器，例如PIC（处理器指令计数器）

x86总是有四个以上的寄存器。最初，它有CS、DS、ES、SS、AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP、IP和标志。其中，七个（AX、BX、CX、DX、SI、DI和BP）支持大多数通用操作（加法、减法等）。BP和BX还支持用作“基址”寄存器（即，保存用于间接寻址的地址）。SI和DI也可用作索引寄存器，与基址寄存器大致相同，只是指令可以从一个基址寄存器和一个索引寄存器生成地址，但不能从两个索引寄存器或两个基址寄存器生成地址。至少在典型使用中，SP专用于充当堆栈指针

从那时起，寄存器变得越来越大，添加了更多的寄存器，其中一些寄存器变得更加通用，因此（例如）现在可以在2寄存器寻址模式下使用任意2个通用寄存器。有点奇怪的是，386中添加了两个段寄存器（FS和GS），这也允许32位段，这使得所有段寄存器几乎不相关。它们有时用于线程本地存储

我还应该补充一点，当您执行多任务、多线程等操作时，大量寄存器可能会受到相当严重的惩罚——因为您不知道哪些寄存器正在使用，当您执行上下文切换时，您必须在一个任务中保存所有寄存器，并为下一个任务加载所有保存的寄存器。在像安腾（Itanium）或SPARC这样拥有200+寄存器的CPU中，这可能相当慢。最近的SPARC投入了大量的芯片面积来优化这一点，但它们的任务切换仍然相对缓慢。安腾的情况甚至更糟——这是安腾在典型服务器任务上表现不佳的一个原因，尽管它在科学计算领域（很少）使用任务切换

最后，当然，所有这些都与x86的合理现代实现的工作方式大不相同。从奔腾Pro开始，Intel将体系结构寄存器（即可以在指令中寻址的寄存器）与实现解耦。为了支持并发、无序执行，奔腾Pro