“每个CPU指令可以操作32位数据”的含义是什么？

Question

来自：https://www.webopedia.com/TERM/R/register.html

CPU具有的寄存器数量和每个寄存器的大小（位数）有助于确定CPU的功率和速度。例如，32位CPU是每个寄存器为32位宽的CPU。因此，每个CPU指令可以操作32位数据。

在我们编写的C / C ++程序中，我们用笔记本写的文本是什么意思“每个CPU指令可以操作32位数据”是什么意思？

Answer 1

第一; “每个CPU指令可以操作32位数据”是一种（技术上不正确的）泛化。例如（32位80x86）有指令（例如cmpxchg8b，pushad，shrd）和整个扩展（MMX，SSE，AVX），其中指令可以操作超过32位的数据。

为了表现;最好将其视为“可在固定时间内完成的工作量”或“执行固定工作量的时间量”。这可以分为2个值 - 您需要执行大量工作的指令数量以及可以在固定时间内执行的指令数量（每秒指令数）。

现在考虑添加一对128位整数。对于32位CPU，这必须分为四个32位添加，可能看起来像这样：

    ;Do a = a + b

    mov eax,[b]
    mov ebx,[b+4]
    mov ecx,[b+8]
    mov edx,[b+12]
    add [a],eax
    adc [a+4],ebx
    adc [a+8],ecx
    adc [a+12],edx

在这种情况下，“执行大量工作需要多少指令”是8条指令。

使用16位CPU，您需要更多指令。例如，它可能更像是这样的：

    mov ax,[b]
    mov bx,[b+2]
    mov cx,[b+4]
    mov dx,[b+6]
    add [a],ax
    mov ax,[b+8]
    adc [a+2],bx
    mov bx,[b+10]
    adc [a+4],cx
    mov cx,[b+12]
    adc [a+6],dx
    mov dx,[b+14]
    add [a+8],ax
    adc [a+10],bx
    adc [a+12],cx
    adc [a+14],dx

在这种情况下，“执行大量工作需要多少指令”是16条指令。使用相同的“每秒指令数”，16位CPU的速度将是32位CPU的一半。

使用64位CPU，这项工作只需要4条指令，可能是这样的：

    mov eax,[b]
    mov ebx,[b+8]
    add [a],eax
    adc [a+8],ebx

在这种情况下，使用相同的“每秒指令”，64位CPU的速度将是32位CPU的两倍（并且是16位CPU的4倍）。

当然，高级源代码在所有情况下都是相同的 - 不同之处在于编译器生成的内容。

请注意，我在这里显示的内容（128位整数加法）是一个“快乐的案例” - 我特意选择了这个，因为它很容易显示更大的寄存器如何减少/改进“需要多少指令来完成大量工作“因此提高了性能（以相同的”每秒指令数“）。对于不同的工作，您可能无法获得相同的改进。例如，对于使用8位整数（例如char）的函数，“大于8位寄存器”可能根本没有帮助（在某些情况下可能会使事情变得更糟）。

Answer 2

能够一次传输32位数据的计算机，操作系统或软件程序。使用计算机处理器（例如80386,80486和Pentium），它们是32位处理器，这意味着处理器能够处理32位二进制数（十进制数高达4,294,967,295）。任何更大的东西，计算机都需要将数字分成更小的部分

Answer 3

“单词”是基本变化单位的大小。

该CPU除了是32位CPU之外，还具有32位大小的字。如果它正在更改项目，除非使用额外的CPU周期，否则它可以更改的最大“单个”项是一个32位值。

这并不意味着可以使用一条指令更改任何32位。但是如果32位都是同一个字的一部分，则它们可以在一条指令中进行更改。